經過試驗分析，人體最適宜的室溫度應是18℃，濕度應是40%至60%。在人們的生產生活中，有許多不同的場所和環境對溫濕度都有特定的要求，因此
，合理的溫濕度調控成為了一種必要手段。

 

溫濕度傳感器

 

由於溫度與濕度不管是從物理量本身，還是在實際人們的生活中都有著密切的關係，所以產生了溫濕度一體的傳感器。

 

溫濕度傳感器是指能將溫度量和濕度量轉換成容易被測量處理的電信號的設備或裝置。 市場上的溫濕度傳感器一般是測量溫度量和相對濕度量。

 

 

溫度和濕度

 

先來了解一下溫度和濕度的幾個物理量：

 

溫度

 

度量物體冷熱的物理量，是國際單位製中7個基本物理量之一。在生產和科學研究中，許多物理現象和化學過程都是在一定的溫度下進行的，人們的生活也和它密切相關。

 

濕度

 

濕度很久以前就與生活存在著密切的關係,但用數量來進行表示較為困難。

 

日常生活中最常用的表示濕度的物理量是空氣的相對濕度。用%RHbiaoshi。zaiwuliliangdedaochushangxiangduishiduyuwenduyouzhemiqiedeguanxi。yidingtijidemibiqiti，qiwenduyuegaoxiangduishiduyuedi，wenduyuedi，qixiangduishiduyuegao。qizhongshejidaofuzadereligongchengxuezhishi。

 

有關濕度的一些定義：

 

相對濕度

 

在計量法中規定
，濕度定義為“物象狀態的量”。日常生活中所指的濕度為相對濕度，用RH%表示。總之，即氣體中(通常為空氣中)所含水蒸氣量(水蒸氣壓)與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量(飽和水蒸汽壓)的百分比。

 

絕對濕度

 

zhidanweirongjidekongqilishijisuohandeshuiqiliang，yibanyikeweidanwei。wenduduijueduishiduyouzhezhijieyingxiang，yibanqingkuangxia
，wenduyuegao，shuizhengqifadeyueduo，jueduishidujiuyueda;相反，絕對濕度就小。

 

飽和濕度

 

在zai一yi定ding溫wen度du下xia
，單dan位wei容rong積ji，空kong氣qi中zhong所suo能neng容rong納na的de水shui汽qi量liang的de最zui大da限xian度du。如ru果guo超chao過guo這zhe個ge限xian度du，多duo餘yu的de水shui蒸zheng氣qi就jiu會hui凝ning結jie，變bian成cheng水shui滴di，此ci時shi的de空kong氣qi濕shi度du變bian稱cheng為wei飽bao和he濕shi度du。空kong氣qi的de飽bao和he濕shi度du不bu是shi固gu定ding不bu變bian的de，它ta隨sui著zhe溫wen度du的de變bian化hua而er變bian化hua。溫wen度du越yue高gao

，單dan位wei容rong積ji空kong氣qi中zhong能neng容rong納na的de水shui蒸zheng氣qi就jiu越yue多duo
，飽bao和he濕shi度du就jiu越yue大da。

 

露點

 

指含有一定量水蒸氣(絕對濕度)的空氣

，當溫度下降到一定程度時所含的水蒸氣就會達到飽和狀態(飽和濕度)並開始液化成水，這種現象叫做凝露。水蒸氣開始液化成水時的溫度叫做“露點溫度”簡稱“露點”。如ru果guo溫wen度du繼ji續xu下xia降jiang到dao露lu點dian以yi下xia，空kong氣qi中zhong超chao飽bao和he的de水shui蒸zheng氣qi就jiu會hui在zai物wu體ti表biao麵mian上shang凝ning結jie成cheng水shui滴di。此ci外wai
，風feng與yu空kong氣qi中zhong的de溫wen濕shi度du有you密mi切qie關guan係xi，也ye是shi影ying響xiang空kong氣qi溫wen濕shi度du變bian化hua的de重zhong要yao因yin素su之zhi一yi。

 

溫度傳感器的種類

 

溫度傳感器按檢測方法有接觸與非接觸式

 

接觸式溫度傳感器

 

接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，又稱溫度計。

 

 

溫度計通過傳導或對流達到熱平衡
，從而使溫度計的示值能直接表示被測對象的溫度。

 

一般測量精度較高。在一定的測溫範圍內，溫度計也可測量物體內部的溫度分布。但對於運動體
、小目標或熱容量很小的對象則會產生較大的測量誤差，常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計
、壓力式溫度計、電阻溫度計
、熱敏電阻和溫差電偶等。

 

它們廣泛應用於工業、農業、商業等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計。

 

非接觸式溫度傳感器

 

它的敏感元件與被測對象互不接觸，又稱非接觸式測溫儀表。這種儀表可用來測量運動物體
、小目標和熱容量小或溫度變化迅速(瞬變)對象的表麵溫度
，也可用於測量溫度場的溫度分布。

 

 

最常用的非接觸式測溫儀表基於黑體輻射的基本定律，稱為輻射測溫儀表。

 

輻射測溫法包括亮度法(見光學高溫計)、輻射法(見輻射高溫計)和比色法(見比色溫度計)。

 

各類輻射測溫方法隻能測出對應的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。隻有對黑體(吸收全部輻射並不反射光的物體)suocewenducaishizhenshiwendu。ruyucedingwutidezhenshiwendu
，zebixujinxingcailiaobiaomianfashelvdexiuzheng。ercailiaobiaomianfashelvbujinqujueyuwenduhebochang，erqiehaiyubiaomianzhuangtai、塗膜和微觀組織等有關，因此很難精確測量。

 

在自動化生產中往往需要利用輻射測溫法來測量或控製某些物體的表麵溫度，如冶金中的鋼帶軋製溫度

、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。

 

非接觸測溫優點：測量上限不受感溫元件耐溫程度的限製

，因而對最高可測溫度原則上沒有限製。對於1800℃以上的高溫
，主要采用非接觸測溫方法。隨著紅外技術的發展，輻射測溫 逐漸由可見光向紅外線擴展
，700℃以下直至常溫都已采用，且分辨率很高。

 

按工作原理有下列形式的溫度傳感器：

 

金屬膨脹原理設計的傳感器

 

金屬在環境溫度變化後會產生一個相應的延伸，因此傳感器可以以不同方式對這種反應進行信號轉換。

 

雙金屬片式傳感器

 

雙金屬片由兩片不同膨脹係數的金屬貼在一起而組成，隨著溫度變化，材料A比另外一種金屬膨脹程度要高
，引起金屬片彎曲。彎曲的曲率可以轉換成一個輸出信號。

 

雙金屬杆和金屬管傳感器

 

隨著溫度升高，金屬管(材料A)長度增加，而不膨脹鋼杆(金屬B)的長度並不增加，這樣由於位置的改變
，金屬管的線性膨脹就可以進行傳遞。反過來
，這種線性膨脹可以轉換成一個輸出信號。

 

液體和氣體的變形曲線設計的傳感器

 

在溫度變化時
，液體和氣體同樣會相應產生體積的變化。

 

多種類型的結構可以把這種膨脹的變化轉換成位置的變化

，這樣產生位置的變化輸出(電位計、感應偏差、擋流板等等)。

 

熱敏電阻溫度傳感器

 

熱敏電阻是用半導體材料， 大多為負溫度係數，即阻值隨溫度增加而降低。

 

 

wendubianhuahuizaochengdadezuzhigaibian，yincitashizuilingmindewenduchuanganqi。danremindianzudexianxingdujicha
，bingqieyushengchangongyiyouhendaguanxi。zhizaoshanggeibuchubiaozhunhuaderemindianzuquxian。

 

熱敏電阻體積非常小

，對溫度變化的響應也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也使它對自熱誤差極為敏感。

 

熱敏電阻在兩條線上測量的是絕對溫度， 有較好的精度，但它比熱偶貴， 可(ke)測(ce)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)也(ye)小(xiao)於(yu)熱(re)偶(ou)。它(ta)非(fei)常(chang)適(shi)合(he)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)快(kuai)速(su)和(he)靈(ling)敏(min)溫(wen)度(du)測(ce)量(liang)的(de)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)應(ying)用(yong)。尺(chi)寸(cun)小(xiao)對(dui)於(yu)有(you)空(kong)間(jian)要(yao)求(qiu)的(de)應(ying)用(yong)是(shi)有(you)利(li)的(de)
，但(dan)必(bi)須(xu)注(zhu)意(yi)防(fang)止(zhi)自(zi)熱(re)誤(wu)差(cha)。

 

remindianzuhaiyouqizishendeceliangjiqiao。remindianzutijixiaoshiyoudian
，tanenghenkuaiwending，buhuizaochengrefuzai。buguoyeyincihenbujieshi，dadianliuhuizaochengzire。youyuremindianzushiyizhongdianzuxingqijian，renhedianliuyuandouhuizaiqishangyingonglverzaochengfare。yinciyaoshiyongxiaodedianliuyuan。ruguoremindianzubaoluzaigaorezhong，jiangdaozhiyongjiuxingdesunhuai。

 

熱電偶溫度傳感器

 

熱(re)電(dian)偶(ou)由(you)兩(liang)個(ge)不(bu)同(tong)材(cai)料(liao)的(de)金(jin)屬(shu)線(xian)組(zu)成(cheng)，在(zai)末(mo)端(duan)焊(han)接(jie)在(zai)一(yi)起(qi)。當(dang)熱(re)電(dian)偶(ou)一(yi)端(duan)受(shou)熱(re)時(shi)，熱(re)電(dian)偶(ou)電(dian)路(lu)中(zhong)就(jiu)有(you)電(dian)勢(shi)差(cha)。可(ke)用(yong)測(ce)量(liang)的(de)電(dian)勢(shi)差(cha)來(lai)計(ji)算(suan)溫(wen)度(du)。由(you)於(yu)它(ta)必(bi)須(xu)有(you)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)材(cai)質(zhi)的(de)導(dao)體(ti)，所(suo)以(yi)稱(cheng)之(zhi)為(wei)熱(re)電(dian)偶(ou)。不(bu)同(tong)材(cai)質(zhi)做(zuo)出(chu)的(de)熱(re)電(dian)偶(ou)使(shi)用(yong)於(yu)不(bu)同(tong)的(de)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)
，它(ta)們(men)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)也(ye)各(ge)不(bu)相(xiang)同(tong)。熱(re)電(dian)偶(ou)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)是(shi)指(zhi)加(jia)熱(re)點(dian)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)1℃時，輸出電位差的變化量。對於大多數金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數值大約在5～40微伏/℃之間。

 

 

由you於yu熱re電dian偶ou溫wen度du傳chuan感gan器qi的de靈ling敏min度du與yu材cai料liao的de粗cu細xi無wu關guan，用yong非fei常chang細xi的de材cai料liao也ye能neng夠gou做zuo成cheng溫wen度du傳chuan感gan器qi。也ye由you於yu製zhi作zuo熱re電dian偶ou的de金jin屬shu材cai料liao具ju有you很hen好hao的de延yan展zhan性xing
，這zhe種zhong細xi微wei的de測ce溫wen元yuan件jian有you極ji高gao的de響xiang應ying速su度du，可ke以yi測ce量liang快kuai速su變bian化hua的de過guo程cheng。

 

熱電偶是溫度測量中最常用的溫度傳感器。其主要好處是寬溫度範圍和適應各種大氣環境，而且結實、價低
，無需供電，也是最便宜的。熱電偶是最簡單和最通用的溫度傳感器，但熱電偶並不適合高精度的的測量和應用。

 

濕度傳感器的種類

 

濕度傳感器的濕敏元件分為 電阻式 和 電容式 兩種。

 

濕shi敏min電dian阻zu的de特te點dian是shi在zai基ji片pian上shang覆fu蓋gai一yi層ceng用yong感gan濕shi材cai料liao製zhi成cheng的de膜mo，當dang空kong氣qi中zhong的de水shui蒸zheng氣qi吸xi附fu在zai感gan濕shi膜mo上shang時shi，元yuan件jian的de電dian阻zu率lv和he電dian阻zu值zhi都dou發fa生sheng變bian化hua，利li用yong這zhe一yi特te性xing即ji可ke測ce量liang濕shi度du。

 

濕敏電容一般是用高分子薄膜電容製成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當環境濕度發生改變時，濕敏電容的介電常數發生變化，使其電容量也發生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。

 

常見的濕度測量方法有：動態法(雙壓法、雙溫法
、分流法)，靜態法(飽和鹽法、硫酸法)
，露點法，幹濕球法和形形色色的電子式傳感器法。

 

動態法測量

 

這裏雙壓法、雙溫法是基於熱力學P、V、T平(ping)衡(heng)原(yuan)理(li)，平(ping)衡(heng)時(shi)間(jian)較(jiao)長(chang)
，分(fen)流(liu)法(fa)是(shi)基(ji)於(yu)絕(jue)對(dui)濕(shi)氣(qi)和(he)絕(jue)對(dui)幹(gan)空(kong)氣(qi)的(de)精(jing)確(que)混(hun)合(he)。由(you)於(yu)采(cai)用(yong)了(le)現(xian)代(dai)測(ce)控(kong)手(shou)段(duan)
，這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)可(ke)以(yi)做(zuo)得(de)相(xiang)當(dang)精(jing)密(mi)
，卻(que)因(yin)設(she)備(bei)複(fu)雜(za)，昂(ang)貴(gui)，運(yun)作(zuo)費(fei)時(shi)費(fei)工(gong)，主(zhu)要(yao)作(zuo)為(wei)標(biao)準(zhun)計(ji)量(liang)之(zhi)用(yong)，其(qi)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)可(ke)達(da)±2%RH -±1.5%RH。

 

靜態法測量

 

靜態法中的飽和鹽法，是濕度測量中最常見的方法
，簡單易行。但飽和鹽法對液

、氣(qi)兩(liang)相(xiang)的(de)平(ping)衡(heng)要(yao)求(qiu)很(hen)嚴(yan)，對(dui)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)的(de)穩(wen)定(ding)要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)。用(yong)起(qi)來(lai)要(yao)求(qiu)等(deng)很(hen)長(chang)時(shi)間(jian)去(qu)平(ping)衡(heng)，低(di)濕(shi)點(dian)要(yao)求(qiu)更(geng)長(chang)。特(te)別(bie)在(zai)室(shi)內(nei)濕(shi)度(du)和(he)瓶(ping)內(nei)濕(shi)度(du)差(cha)值(zhi)較(jiao)大(da)時(shi)，每(mei)次(ci)開(kai)啟(qi)都(dou)需(xu)要(yao)平(ping)衡(heng)6~8小時。

 

露點法測量

 

露點法是測量濕空氣達到飽和時的溫度，是熱力學的直接結果，準確度高

，測量範圍寬。計量用的精密露點儀準確度可達±0.2℃甚至更高。但用現代光—電原理的冷鏡式露點儀價格昂貴，常和標準濕度發生器配套使用。

 

幹濕法測量

 

幹濕球法，這是18世紀就發明的測濕方法。曆史悠久
，使用最普遍。幹濕球法是一種間接方法
，它用幹濕球方程換算出濕度值
，而此方程是有條件的：即在濕球附近的風速必需達到2.5m/s以上。普通用的幹濕球溫度計將此條件簡化了

，所以其準確度隻有5~7%RH,mingxiandiyudianzishiduchuanganqi。xianranganshiqiuyebushuyujingtaifa
，buyaojiandandirenweizhiyaotigaoliangzhiwendujideceliangjingdujiudengyutigaoleshidujideceliangjingdu。

 

電子式濕敏傳感器

 

電子式濕敏傳感器的準確度可達2-3%RH
，這比幹濕球測濕精度高。

 

濕shi敏min元yuan件jian的de線xian性xing度du及ji抗kang汙wu染ran性xing差cha，在zai檢jian測ce環huan境jing濕shi度du時shi，濕shi敏min元yuan件jian要yao長chang期qi暴bao露lu在zai待dai測ce環huan境jing中zhong，很hen容rong易yi被bei汙wu染ran而er影ying響xiang其qi測ce量liang精jing度du及ji長chang期qi穩wen定ding性xing。這zhe方fang麵mian沒mei有you幹gan濕shi球qiu測ce濕shi方fang法fa好hao。

 

溫濕度傳感器的選型

 

選擇溫濕度傳感器有以下注意 的事項：

 

①選擇測量範圍

 

和測量重量、溫度一樣
，選擇濕度傳感器首先要確定測量範圍。除了氣象、科研部門外
，搞溫
、濕度測控的一般不需要全濕程(0-100%RH)測量。

 

②選擇測量精度

 

測量精度是濕度傳感器最重要的指標，每提高—個(ge)百(bai)分(fen)點(dian)，對(dui)濕(shi)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)來(lai)說(shuo)就(jiu)是(shi)上(shang)一(yi)個(ge)台(tai)階(jie)，甚(shen)至(zhi)是(shi)上(shang)一(yi)個(ge)檔(dang)次(ci)。因(yin)為(wei)要(yao)達(da)到(dao)不(bu)同(tong)的(de)精(jing)度(du)，其(qi)製(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)相(xiang)差(cha)很(hen)大(da)
，售(shou)價(jia)也(ye)相(xiang)差(cha)甚(shen)遠(yuan)。所(suo)以(yi)使(shi)用(yong)者(zhe)一(yi)定(ding)要(yao)量(liang)體(ti)裁(cai)衣(yi)，不(bu)宜(yi)盲(mang)目(mu)追(zhui)求(qiu)“高
、精、尖”。如在不同溫度下使用濕度傳感器，其示值還要考慮溫度漂移的影響。

 

眾所周知
，相對濕度是溫度的函數，溫度嚴重地影響著指定空間內的相對濕度。溫度每變化0.1℃。將產生0.5%RH的濕度變化(誤差)。使(shi)用(yong)場(chang)合(he)如(ru)果(guo)難(nan)以(yi)做(zuo)到(dao)恒(heng)溫(wen)，則(ze)提(ti)出(chu)過(guo)高(gao)的(de)測(ce)濕(shi)精(jing)度(du)是(shi)不(bu)合(he)適(shi)的(de)。多(duo)數(shu)情(qing)況(kuang)下(xia)，如(ru)果(guo)沒(mei)有(you)精(jing)確(que)的(de)控(kong)溫(wen)手(shou)段(duan)，或(huo)者(zhe)被(bei)測(ce)空(kong)間(jian)是(shi)非(fei)密(mi)封(feng)的(de)，±5%RH的精度就足夠了。

 

對於要求精確控製恒溫、恒濕的局部空間，或者需要隨時跟蹤記錄濕度變化的場合
，再選用±3%RH以上精度的濕度傳感器。而精度高於±2%RH的要求恐怕連校準傳感器的標準濕度發生器也難以做到，更何況傳感器自身了。相對濕度測量儀表，即使在20—25℃下
，要達到2%RH的準確度仍是很困難的。通常產品資料中給出的特性是在常溫(20℃±10℃)和潔淨的氣體中測量的。

 

③考慮時漂和溫漂

 

在實際使用中，由於塵土、油汙及有害氣體的影響
，使用時間一長
，電子式濕度傳器會產生老化，精度下降，電子式濕度傳感器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情況下，生產廠商會標明1次標定的有效使用時間為1年或2年，到期需重新標定。

 

④其它注意事項

 

濕度傳感器是非密封性的，為保護測量的準確度和穩定性，應盡量避免在酸性、堿性及含有機溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環境中使用。

 

為(wei)正(zheng)確(que)反(fan)映(ying)欲(yu)測(ce)空(kong)間(jian)的(de)濕(shi)度(du)，還(hai)應(ying)避(bi)免(mian)將(jiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)安(an)放(fang)在(zai)離(li)牆(qiang)壁(bi)太(tai)近(jin)或(huo)空(kong)氣(qi)不(bu)流(liu)通(tong)的(de)死(si)角(jiao)處(chu)。如(ru)果(guo)被(bei)測(ce)的(de)房(fang)間(jian)太(tai)大(da)，就(jiu)應(ying)放(fang)置(zhi)多(duo)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)。

 

有you的de濕shi度du傳chuan感gan器qi對dui供gong電dian電dian源yuan要yao求qiu比bi較jiao高gao，否fou則ze將jiang影ying響xiang測ce量liang精jing度du。或huo者zhe傳chuan感gan器qi之zhi間jian相xiang互hu幹gan擾rao
，甚shen至zhi無wu法fa工gong作zuo。使shi用yong時shi應ying按an照zhao技ji術shu要yao求qiu提ti供gong合he適shi的de、符合精度要求的供電電源。

 

傳感器需要進行遠距離信號傳輸時，要注意信號的衰減問題。當傳輸距離超過200m以上時
，建議選用電流輸出信號的濕度傳感器。

 

未來的溫濕度傳感器市場尤其是在消費電子及物聯網等領域擁有廣闊前景。體積小、功耗小、成本低、集成度高的IC半導體溫濕度傳感器的產品
，將得到更大的推廣應用。

 

本文轉載自傳感器技術。

 

 

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