度的名詞解釋和濕度傳感器選擇
濕度的名詞解釋
濕度
在計量法中規(guī)定,濕度定義為“物象狀態(tài)的量”。日常生活中所指的濕度為相對濕度，%rh表示�？傃灾�，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（飽和水蒸氣壓）的百分比。
濕度測量的歷史
濕度和溫度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系,但用數(shù)量來進(jìn)行表示較為困難。濕度計測的歷史可以追溯到中國的天秤型（公元前179年）為*早的濕度計測。（溫度計測可追溯到記載的希臘時代的溫度計。）
絕對濕度（Absolute humidity）
單位體積（1m3）的氣體中含有水蒸氣的質(zhì)量（g）。
表示∶D=g/m3
但是,即使水蒸氣量相同,由于溫度和壓力的變化氣體體積也要發(fā)生變化,即絕對濕度D發(fā)生變化。D為容積基準(zhǔn)。
相對濕度（Relative humidity）
氣體中的水蒸氣壓（e）與其氣體的飽和水蒸氣壓（ｅs）的比／用百分比表示。
表示∶rh=e/es×100%
但是,溫度和壓力的變化導(dǎo)致飽和水蒸氣壓的變化,rh也將隨之而變化。
飽和水蒸氣壓（Saturation Vapor Pressure）
氣體中所含水蒸氣的量是有限度的,達(dá)到限度的狀態(tài)即可稱之為飽和,此時的水蒸氣壓即稱為飽和水蒸氣壓。此物理量亦隨著溫度,壓力的變化而變化,并且,0℃以下即使同一濕度,與水共存的飽和水蒸氣壓（esw）和與冰共存的飽和水蒸氣壓（esi）的值不同,通常所采用的是與水共存的飽和水蒸氣壓（esw）。各溫度對應(yīng)的飽和水蒸氣壓表JIS-Z-8806在卷末記載。
露點(diǎn)（Dew Point）
溫度較高的氣體其所含水蒸氣也較多,將此氣冷卻后,其所含水蒸氣的量即使不發(fā)生變化,相對濕度增加,當(dāng)達(dá)到一定溫度時相對rh達(dá)到100%飽和,此時,繼續(xù)進(jìn)行冷卻的話,其中一部分的水蒸氣將凝聚成露。此時的溫度即為露點(diǎn)溫度（Dew Point Temperature）。露點(diǎn)在0℃以下結(jié)冰時即為霜點(diǎn)（Frost Point）。
不快指數(shù)"THI "（temperature humidity index）
不快指數(shù)這一術(shù)語,流行于表示居住環(huán)境,始用于1959年美國氣象局。表示為:THI=（乾球溫度td＋濕球溫度tw）×0.72＋40.6,此數(shù)據(jù)70～75為半數(shù)不快,80以上基本上為全員不快,*近,市場上有不快指數(shù)計在得以銷售。
實(shí)效溫度（Effective Temperature）
不快指數(shù)是人體可感知的指數(shù)的簡易表示方式,隨著*近空氣調(diào)和技術(shù)的發(fā)展,溫度,濕度以外,又導(dǎo)入了風(fēng)速等人間可感知的項(xiàng)目,從而創(chuàng)造了這個術(shù)語。與不快指數(shù)的差異不大,其變化較為接近。
等價溫度（Equivalent-Warmth）
包含實(shí)效溫度的要素（溫度,濕度,氣流）以及輻射等4要素的術(shù)語。
混合比"X"（humidity mixing ratio）
對于1kg水蒸氣以下的空氣（干燥空氣）,包含Xkg比例的水蒸氣,其質(zhì)量的比例X（kg／kg）為混合比,即使溫度壓力和體積發(fā)生變化,只要水蒸氣的量不變,其混合比不變。因此,為了便于計算,在工業(yè)上將混合比稱為絕對濕度來使用。X為重量標(biāo)準(zhǔn)。
比濕"S"（Specific humidity）
即濕氣（1kg）中所含的水蒸氣（kg）。kg/kg來表示。
比較濕度"φ"（percentage humidity）
即1kg干氣中所含水蒸氣量（濕氣的絕對X）和同樣溫度的1kg干氣所含飽和水蒸氣量（飽和空氣的絕對濕度Xs）的比值的100倍。
φ=X/Xs×100%或稱為飽和度（Saturation degree）即φ=0為干燥空氣,φ=100為飽和空氣。
摩爾比（molar humidity）"λ"
即水蒸氣壓和干氣的壓力比,即兩者的摩爾數(shù)的比。
飽差（saturation deficit）
即es-e或Ds-D。在論述水的蒸發(fā),干燥時用。
標(biāo)準(zhǔn)溫濕度狀態(tài)（JIS-8703）
標(biāo)準(zhǔn)濕度狀態(tài) １級 ：相對濕度 65±2%rh
標(biāo)準(zhǔn)濕度狀態(tài) ２級 ：相對濕度 65±5%rh
標(biāo)準(zhǔn)濕度狀態(tài) ３級 ：相對濕度 65±20%rh
通常３級濕度狀態(tài)為常濕。
標(biāo)準(zhǔn)溫濕度狀態(tài) １類 ：溫度20±1℃ 相對濕度 65±2%rh
標(biāo)準(zhǔn)溫濕度狀態(tài) ２類 ：溫度20±2℃ 相對濕度 65±2%rh
標(biāo)準(zhǔn)溫濕度狀態(tài) ３類 ：溫度20±2℃ 相對濕度 65±5%rh
常溫常濕:溫度 20±15℃ 相對濕度 65±20%rh
濕（干）球溫度（Wet-bulb temperature）"tw"
與外部隔熱的系統(tǒng)內(nèi)氣體與液體接觸,氣體傳導(dǎo)給液體一定的熱量,其受熱液體部分蒸發(fā),氣體的溫度,濕度以及液溫均無變化時的液溫（tw℃）為其時的氣體狀態(tài)的濕球溫度。即其時的氣體溫度（t℃）為干球溫度（化學(xué)工學(xué)詞典）
斷熱飽和溫度（Adiabatic Saturation temperature）"ts"
空氣在斷熱的狀態(tài)下與水接觸,稱為與水溫相同的飽和空氣。此時的溫度為斷熱飽和溫度。
※濕球溫度計的濕球感熱部的表面的水分進(jìn)行蒸發(fā)奪取潛熱,與周圍的空氣進(jìn)行熱5m/sec以上時即可與斷熱飽和溫度相同。
水分活性（water activity）"Aw"
食品中所含的水分,與自由水區(qū)別開來,以結(jié)晶水的形態(tài)自由吸放。以前計算食品水分含水量的方式是將食品進(jìn)行干燥比較其重量,*近采用熱力學(xué)的方法使用自由水和自由度來表示水分活性的觀點(diǎn)是比較合理方法,其值為Aw。
顯熱"kcal/kg’"
隨著物體溫度的升降,干燥空氣1kg所出入的熱量/溫度相當(dāng)于○0．24T顯熱,0．24即為干燥空氣的重量比熱（kcal/kg℃）。
潛熱"kcal/kg’"
物體的蒸發(fā),凝聚相互變化時,即使出入的熱量/溫度的升降發(fā)生變化,其出入的熱量不變。溫度T的水蒸氣1kg的潛熱（597.3+0.44T）。597.3是蒸氣的氣化潛熱。 熱函
即物體的保有熱量的總量。
熱水分比"μ"
不飽和空氣從其他物體（例如其他空氣,水,水蒸氣等）上得到熱和水分時,其空氣的熱函變化量⊿i和絕對濕度的變化量⊿X的比
μ=⊿i／⊿X
霧氣
飽和空氣中混有水滴的狀態(tài)。
含雪空氣
飽和空氣中混有雪和冰的狀態(tài)。
比重量"γ"
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（溫度0℃、壓力760mmHg、重力加速度g=980、665cm/S2）的比重量γ為1.293kg/Nm3�？諝庵兴值闹亓考s為1～2%。當(dāng)然,隨著濕度壓力而變化,空調(diào)方面較多以濕氣的比1.2kg/m3來計算。
比容積
干燥空氣1kg所含濕氣的容積。濕比重量的逆數(shù)。由此,1/1.2=0.833m3/kg〔DA〕,在此,kg〔DA〕表示的是干燥空氣1kg。
比熱"Cp"
是指濕氣溫度變化1℃時熱量的變化。
Cp=0.240+0.44χ
此時的Cp：濕氣的定壓比熱〔kcal/kg（DA）・℃〕
χ ：濕氣的絕對濕度〔kg/kg（DA）〕
顯熱比（Sensible heat factor）"SHF"
空氣的溫度及濕度變化時,針對全熱量（熱函）變化的顯熱量比率,即:SHF=（Cp*⊿t）/⊿i
此時Cp：定壓比熱
⊿i：熱函變化量
⊿t：溫度變化量
實(shí)效濕度（Effective humidity）"E"
冬季連續(xù)干燥的時間較長,為防止火災(zāi)的發(fā)生以及確認(rèn)木材的干燥度所使用。
E=（1-0.7）H0+0.7H1+（0.7）（0.7）H2+・・・・・・
此時的H0：當(dāng)日的相對濕度
H1：前日的相對濕度
H2：前前日的相對濕度力。
1．選擇測量范圍
和測量重量、溫度一樣，選擇濕度傳感器首先要確定測量范圍。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。在當(dāng)今的信息時代，傳感器技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)、自動控制拄術(shù)緊密結(jié)合著。測量的目的在于控制，測量范圍與控制范圍合稱使用范圍。當(dāng)然，對不需要搞測控系統(tǒng)的應(yīng)用者來說，直接選擇通用型濕度儀就可以了。下面列舉一些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)穸葌鞲衅魇褂脺囟�、濕度的不同要求，供使用者參考。用戶根�?jù)需要向傳感器生產(chǎn)廠提出測量范圍，生產(chǎn)廠優(yōu)先保證用戶在使用范圍內(nèi)傳感器的性能穩(wěn)定一致，求得合理的性能價格比，對雙方來講是一件相得益彰的事情。
2、選擇測量精度
和測量范圍一樣，測量精度同是傳感器*重要的指標(biāo)。每提高—個百分點(diǎn)．對傳感器來說就是上一個臺階，甚至是上一個檔次。因?yàn)橐_(dá)到不同的精度，其制造成本相差很大，售價也相差甚遠(yuǎn)。例如進(jìn)口的1只廉價的濕度傳感器只有幾美元，而1只供標(biāo)定用的全濕程濕度傳感器要幾百美元，相差近百倍。所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。
生產(chǎn)廠商往往是分段給出其濕度傳感器的精度的。如中、低溫段（0一80％RH）為±2％RH，而高濕段（80—100％RH）為±4％RH。而且此精度是在某一指定溫度下（如25℃）的值。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(shù)，溫度嚴(yán)重地影響著指定空間內(nèi)的相對濕度。溫度每變化0.1℃。將產(chǎn)生0.5％RH的濕度變化（誤差）。使用場合如果難以做到恒溫，則提出過高的測濕精度是不合適的。因?yàn)闈穸入S著溫度的變化也漂忽不定的話，奢談測濕精度將失去實(shí)際意義。所以控濕首先要控好溫，這就是大量應(yīng)用的往往是溫濕度—體化傳感器而不單純是濕度傳感器的緣故。
多數(shù)情況下，如果沒有精確的控溫手段，或者被測空間是非密封的，±5％RH的精度就足夠了。對于要求精確控制恒溫、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。與此相對應(yīng)的溫度傳感器．其測溫精度須足±0.3℃以上，起碼是±0.5℃的。而精度高于±2％RH的要求恐怕連校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器也難以做到，更何況傳感器自身了。國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心濕度室的文章認(rèn)為：“相對濕度測量
儀表，即使在20—25℃下，要達(dá)到2％RH的準(zhǔn)確度仍是很困難的。”
3、考慮時漂和溫漂
幾乎所有的傳感器都存在時漂和溫漂。由于濕度傳感器必須和大氣中的水汽相接觸，所以不能密封。這就決定了它的穩(wěn)定性和壽命是有限的。一般情況下，生產(chǎn)廠商會標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時間為1年或2年，到期負(fù)責(zé)重新標(biāo)定。請使用者在選擇傳感器時考慮好日后重新標(biāo)定的渠道，不要貪圖便宜或迷信洋貨而忽略了售后服務(wù)問屬。
選擇濕度傳感器要考慮應(yīng)用場合的溫度變化范圍，看所選傳感器在指定溫度下能否正常工作，溫漂是否超出設(shè)計指標(biāo)。要提醒使用者注意的是：電容式濕度傳感器的溫度系數(shù)α是個變量，它隨使用溫度、濕度范圍而異。這是因?yàn)樗透叻肿泳酆衔锏慕殡娤禂?shù)隨溫度的改變是不同步的，而溫度系數(shù)α又主要取決于水和感濕材料的介電系數(shù)，所以電容式濕敏元件的溫度系數(shù)并非常數(shù)。電容式濕度傳感器在常溫、中濕段的溫度系數(shù)*小，5-25℃時，中低濕段的溫漂可忽略不計。但在高溫高濕區(qū)或負(fù)溫高濕區(qū)使用時，就一定要考慮溫漂的影響，進(jìn)行必要的補(bǔ)償或訂正。
隨著時代的發(fā)展，科研、農(nóng)業(yè)、暖通、紡織、機(jī)房、航空航天、電力等工業(yè)部門，越來越需要采用濕度傳感器，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越業(yè)越高，對環(huán)境溫、濕度的控制以及對工業(yè)材料水份值的監(jiān)測與分析都已成為比較普遍的技術(shù)條件。濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測量屬于90年代興起的行業(yè)。如何使用好濕度傳感器，如何判斷濕度傳感器的性能，這對一般用戶來講，仍是一件較為復(fù)雜的技術(shù)問題。
下列此文供大家參考。
一、濕度傳感器的分類及感濕特點(diǎn)
濕度傳感器，分為電阻式和電容式兩種，產(chǎn)品的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕膜�？諝庵械乃羝接诟袧癫牧虾螅淖杩�、介質(zhì)常數(shù)發(fā)生很大的變化，從而制成濕敏元件。
國內(nèi)外各廠家的濕度傳感器產(chǎn)品水平不一，質(zhì)量價格都相差較大，用戶如何選擇性能價格比*優(yōu)的理想產(chǎn)品確有一定難度，需要在這方面作深入的了解。濕度傳感器具有如下特點(diǎn)：
1、精度和長期穩(wěn)定性
濕度傳感器的精度應(yīng)達(dá)到±2%~±5%RH，達(dá)不到這個水平很難作為計量器具使用，濕度傳感器要達(dá)到±2%~±3%RH的精度是比較困難的，通常產(chǎn)品資料中給出的特性是在常溫（20℃±10℃）和潔凈的氣體中測量的。在實(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時間一長，會產(chǎn)生老化，精度下降，濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷，一般說來，長期穩(wěn)定性和使用壽命是影響濕度傳感器質(zhì)量的頭等問題，年漂移量控制在1%RH水平的產(chǎn)品很少，一般都在±2%左右，甚至更高。
2、濕度傳感器的溫度系數(shù)
濕敏元件除對環(huán)境濕度敏感外，對溫度亦十分敏感，其溫度系數(shù)一般在0.2~0.8%RH/℃范圍內(nèi)，而且有的濕敏元件在不同的相對濕度下，其溫度系數(shù)又有差別。溫漂非線性，這需要在電路上加溫度補(bǔ)償式。采用單片機(jī)軟件補(bǔ)償，或無溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葌鞲衅魇潜ＷC不了全溫范圍的精度的，濕度傳感器溫漂曲線的線性化直接影響到補(bǔ)償?shù)男Ч蔷�性的溫漂往往補(bǔ)償不出較好的效果，只有采用硬件溫度跟隨性補(bǔ)償才會獲得真實(shí)的補(bǔ)償效果。濕度傳感器工作的溫度范圍也是重要參數(shù)。多數(shù)濕敏元件難以在40℃以上正常工作。
3、濕度傳感器的供電
金屬氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化鋰等濕敏材料施加直流電壓時，會導(dǎo)致性能變化，甚至失效，所以這類濕度傳感器不能用直流電壓或有直流成份的交流電壓。必須是交流電供電。
4、互換性
目前，濕度傳感器普遍存在著互換性差的現(xiàn)象，同一型號的傳感器不能互換，嚴(yán)重影響了使用效果，給維修、調(diào)試增加了困難，有些廠家在這方面作出了種種努力，（但互換性仍很差）取得了較好效果。
5、濕度校正
校正濕度要比校正溫度困難得多。溫度標(biāo)定往往用一根標(biāo)準(zhǔn)溫度計作標(biāo)準(zhǔn)即可，而濕度的標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)較難實(shí)現(xiàn)，干濕球溫度計和一些常見的指針式濕度計是不能用來作標(biāo)定的，精度無法保證，因其要求環(huán)境條件非常嚴(yán)格，一般情況，（在濕度環(huán)境適合的條件下）在缺乏完善的檢定設(shè)備時，通常用簡單的飽和鹽溶液檢定法，并測量其溫度。
二、對濕度傳感器性能作初步判斷的幾種方法
在濕度傳感器實(shí)際標(biāo)定困難的情況下，可以通過一些簡便的方法進(jìn)行濕度傳感器性能判斷與檢查。
1、一致性判定，同一類型，同一廠家的濕度傳感器產(chǎn)品一次購買兩支以上，越多越說明問題，放在一起通電比較檢測輸出值，在相對穩(wěn)定的條件下，觀察測試的一致性。若進(jìn)一步檢測，可在24h內(nèi)間隔一段時間記錄，一天內(nèi)一般都有高、中、低3種濕度和溫度情況，可以較全面地觀察產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性，包括溫度補(bǔ)償特性。
2、用嘴呵氣或利用其它加濕手段對傳感器加濕，觀察其靈敏度、重復(fù)性、升濕脫濕性能，以及分辨率，產(chǎn)品的量程等。
3、對產(chǎn)品作開盒和關(guān)盒兩種情況的測試。比較是否一致，觀察其熱效應(yīng)情況。
4、對產(chǎn)品在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)（根據(jù)說明書標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行測試，并恢復(fù)到正常狀態(tài)下檢測和實(shí)驗(yàn)前的記錄作比較，考查產(chǎn)品的溫度適應(yīng)性，并觀察產(chǎn)品的一致性情況。
產(chǎn)品的性能*終要依據(jù)質(zhì)檢部門正規(guī)完備的檢測手段。利用飽和鹽溶液作標(biāo)定，也可使用名牌產(chǎn)品作比對檢測，產(chǎn)品還應(yīng)進(jìn)行長期使用過程中的長期標(biāo)定才能較全面地判斷濕度傳感器的質(zhì)量。
三、對市場上濕度傳感器產(chǎn)品的幾點(diǎn)分析
國內(nèi)市場上出現(xiàn)了不少國內(nèi)外濕度傳感器產(chǎn)品，電容式濕敏元件較為多見，感濕材料種類主要為高分子聚合物，氯化鋰和金屬氧化物。
電容式濕敏元件的優(yōu)點(diǎn)在于響應(yīng)速度快、體積小、線性度好、較穩(wěn)定，國外有些產(chǎn)品還具備高溫工作性能。但是達(dá)到上述性能的產(chǎn)品多為國外名牌，價格都較昂貴。市場上出售的一些電容式濕敏元件低價產(chǎn)品，往往達(dá)不到上述水平，線性度、一致性和重復(fù)性都不甚理想，30%RH以下，80%RH以上感濕段變形嚴(yán)重。有些產(chǎn)品采用單片機(jī)補(bǔ)償修正，使?jié)穸瘸霈F(xiàn)"階躍"性的跳躍，使精度降低，出現(xiàn)一致性差、線性差的缺點(diǎn)。無論高檔次或低檔次的電容式濕敏元件，長期穩(wěn)定性都不理想，多數(shù)長期使用漂移嚴(yán)重，濕敏電容容值變化為pF級，1%RH的變化不足0.5pF，容值的漂移改變往往引起幾十RH%的誤差，大多數(shù)電容式濕敏元件不具備40℃以上溫度下工作的性能，往往失效和損壞。
電容式濕敏元件抗腐蝕能力也較欠缺，往往對環(huán)境的潔凈度要求較高，有的產(chǎn)品還存在光照失效、靜電失效等現(xiàn)象，金屬氧化物為陶瓷濕敏電阻，具有濕敏電容相同的優(yōu)點(diǎn)，但塵埃環(huán)境下，陶瓷細(xì)孔被封堵元件就會失效，往往采用通電除塵的方法來處理，但效果不夠理想，且在易燃易爆環(huán)境下不能使用，氧化鋁感濕材料無法克服其表面結(jié)構(gòu)"天然老化"的弱點(diǎn)，阻抗不穩(wěn)定，金屬氧物陶瓷濕敏電阻也同樣存在長期穩(wěn)定性差的弱點(diǎn)。
氯化鋰濕敏電阻，具有*突出的優(yōu)點(diǎn)是長期穩(wěn)定性極強(qiáng)，因此通過嚴(yán)格的工藝制作，制成的儀表和傳感器產(chǎn)品可以達(dá)到較高的精度，穩(wěn)定性強(qiáng)是產(chǎn)品具備良好的線性度、精密度及一致性，是長期使用壽命的可靠保證。氯化鋰濕敏元件的長期穩(wěn)定性其它感濕材料尚無法取代。
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