再談干濕球濕度計(jì)VS電子式濕度計(jì)

關(guān)于濕度檢測(cè)常見(jiàn)有兩種方式：干濕球濕度計(jì)、電子濕度傳感器。

1、 濕度的定義
比較經(jīng)典的說(shuō)法：空氣濕度（簡(jiǎn)稱濕度）是表示空氣中的水汽含量和潮濕程度的物理量。

日常生活中所指的濕度常為相對(duì)濕度，用%RH（Relative Humidity）表示，即氣體中的水蒸氣壓與其氣體的飽和水蒸氣壓的百分比，它的值顯示水蒸氣的飽和度有多高。

溫濕度試驗(yàn)箱、恒溫恒濕試驗(yàn)箱、步入式試驗(yàn)室行業(yè)多數(shù)情況下提到濕度也是指相對(duì)濕度。

RH = AH / SH * 100%
AH: 濕度（Absolute Humidity）, 單位質(zhì)量或體積空氣中所含濕氣的多少，單位g/kg或g/m3；
SH：飽和濕度（Saturation Point Humidity) ，單位質(zhì)量或體積空氣中所能保有的zui大濕氣量。

濕度的表示方式有很多種，常用的有濕度、比濕、混合比、相對(duì)濕度和露點(diǎn)等。

                                                              濕度的表達(dá)方式

2、濕度的檢測(cè)與分類(lèi)
對(duì)于濕度的檢測(cè)人類(lèi)發(fā)明了很多方法，根據(jù)工作原理的不同進(jìn)行分類(lèi)，一般有：

1）伸縮式
這是使用歷史較久的傳感器， 如zui早出現(xiàn)的毛發(fā)濕度計(jì)。主要是根據(jù)測(cè)定材料的在不同濕度時(shí)伸縮不同進(jìn)行濕度測(cè)量， 材料選用毛發(fā)、尼龍絲等。由于毛發(fā)、尼龍絲濕度敏感元件的反應(yīng)速度慢，相對(duì)濕度與輸出位移量的變化不成線性關(guān)系，使用的時(shí)間長(zhǎng)久之后，易塑性變形和老化，但這種敏感元件因具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)廉和不需要經(jīng)常維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，雖然精度不高(一般為±15%)，但能滿足舒適性空調(diào)等一般要求。毛發(fā)濕度計(jì)的構(gòu)造如下圖：

毛發(fā)濕度計(jì)構(gòu)造原理圖

 2）蒸發(fā)式
也稱為干濕球濕度計(jì)，利用當(dāng)大氣壓力和風(fēng)速不變時(shí)，水分蒸發(fā)時(shí)必須向外界吸收熱能這一效應(yīng)研制而成。方法是采用兩個(gè)相同的溫度傳感器分別放于被測(cè)濕度場(chǎng)和飽和濕度場(chǎng)中，當(dāng)空氣中的相對(duì)濕度發(fā)生變化時(shí)， 兩個(gè)溫度傳感器就會(huì)出現(xiàn)差值，從而測(cè)定空氣中的相對(duì)濕度。




 Wet-bulb Pluses:
可靠、簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，無(wú)需校準(zhǔn)，容易判斷是否故障，僅有兩種典型失效情況：濕球紗布需要更換或者供水失效。濕球紗布更換的成本低廉。
Reliable, simple technology
Easy to maintain
No calibration required
Easy to determine if malfunctioning (starts reading 100%)
Only two typical failure modes: wick needs changing or water supply is gone
Wicks are cheap to replace

3、 露點(diǎn)式

當(dāng)一固體冷卻至足以使周?chē)魵饽虝r(shí)，固體上面開(kāi)始結(jié)露。測(cè)出此物體表面的溫度，即露點(diǎn)溫度。獲得此量后， 再加上溫度和氣壓，就可以換算為任何需要的濕度表示。

4、 電子式
利用材料的電特性與空氣中濕度變化呈現(xiàn)一定的關(guān)系確定氣體濕度。主要有：①電阻式，利用吸濕性能較好的物質(zhì)吸附水汽后電阻發(fā)生變化而制得， 但由于電阻受溫度影響較大， 固有的溫度系數(shù)使其不能工作在很寬的溫度范圍內(nèi)。②電容式，利用感濕材料吸水后介電常數(shù)發(fā)生變化而改變電容值。它與電阻型濕度計(jì)相比有顯著的優(yōu)勢(shì)：靈敏度高， 功耗低， 溫漂小， 其優(yōu)良的性能受到了科學(xué)家們的普遍關(guān)注。由于易于與COMS工藝相結(jié)合， 便于實(shí)現(xiàn)小型化、集成化， 因此現(xiàn)在市面上出售的濕度計(jì)絕大部分都是電容型的。

尚測(cè)總結(jié)的濕度傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)：
Solid-state Pluses:優(yōu)勢(shì)

No wick to change
無(wú)需更換濕球紗布
Can read humidity below freezing and above boiling (although normal chambers can't control at these conditions)
能夠測(cè)量冰點(diǎn)以下及沸點(diǎn)以上的濕度（雖然普通試驗(yàn)箱無(wú)法控制這些情況下的濕度）

Solid-state Minuses:缺點(diǎn)

Malfunction (loss of calibration) cannot be detected easily發(fā)生故障不容易發(fā)現(xiàn)
Can be damaged by extreme temperatures
溫度會(huì)失效
Can be damaged (temporary or permanent) by condensation (when operated near 100% RH)
凝露（接近100%相對(duì)濕度時(shí)）會(huì)導(dǎo)致暫時(shí)或*失效
Needs regular calibration (every 6 months)
需要定期校準(zhǔn)（每隔6個(gè)月）
Requires specialized equipment for proper calibration and adjustment
需要專(zhuān)業(yè)的設(shè)備校準(zhǔn)和調(diào)試
Accuracy varies depending on temperature
誤差隨著不同溫度而不同
Expensive to replace
替換昂貴

總的來(lái)講濕度傳感器具有如下特點(diǎn)或者叫缺點(diǎn)：
　
1）精度和長(zhǎng)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(gè)水平很難作為計(jì)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(cè)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(shí)間一長(zhǎng)，會(huì)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(zhǎng)期穩(wěn)定性去判斷，一般說(shuō)來(lái)，長(zhǎng)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(wèn)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(duì)環(huán)境濕度敏感外，對(duì)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(duì)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(wú)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(huì)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(shí)，會(huì)導(dǎo)致性能變化，甚至失效，所以這類(lèi)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(hào)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(jì)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(jì)和一些常見(jiàn)的指針式濕度計(jì)是不能用來(lái)作標(biāo)定的，精度無(wú)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(shí)，通常用簡(jiǎn)單的飽和鹽溶液檢定法，并測(cè)量其溫度。

既然有這么多問(wèn)題，所以也就不難理解，目前為什么溫濕度試驗(yàn)箱主流還是使用干濕球法測(cè)量濕度，而不是使用電子式的濕度傳感器。看來(lái)，有時(shí)新技術(shù)并不能*替代老辦法。