Nazovite nas: + 33 2 33 61 16 70

vlažnost

Što je senzor vlažnosti?

Senzor vlažnosti (ili higrometar) otkriva, mjeri i izvještava o vlažnosti i temperaturi zraka. Odnos vlage u zraku i najveće količine vlage pri određenoj temperaturi zraka naziva se relativna vlažnost. Relativna vlaga postaje važan čimbenik u potrazi za udobnošću.

Senzori vlage rade otkrivanjem promjena koje mijenjaju električne struje ili temperaturu u zraku.

Čitaj više

Koje su vrste senzora vlažnosti?

Kapacitivni senzor vlažnosti

Princip rada

Kapacitivni senzor vlažnosti mali je kondenzator izrađen od higroskopnog dielektričnog materijala smještenog između para elektroda. Većina kapacitivnih senzora koristi plastiku ili polimer kao dielektrični materijal, s tipičnom dielektričnom konstantom u rasponu od 2 do 15. Ova konstanta i geometrija senzora određuju vrijednost kapacitivnosti.

Pri normalnoj sobnoj temperaturi, dielektrična konstanta vodene pare ima vrijednost oko 80, vrijednost mnogo veću od konstante dielektričnog materijala senzora. Stoga apsorpcija vlage senzorom dovodi do povećanja kapaciteta senzora. U uvjetima ravnoteže, količina vlage koja postoji u materijalu ovisi i o temperaturi okoline i o tlaku vodene pare u okolini. To se također odnosi na higroskopni dielektrični materijal koji se koristi u senzoru.

Prema definiciji, relativna vlažnost zraka ovisi je o temperaturi okoline i tlaku vodene pare. Izravna je veza između relativne vlažnosti, količine vlage prisutne u senzoru i kapaciteta senzora. Ovaj odnos temelj je rada instrumenta kapacitivne vlage.

Znamo da je relativna vlaga omjer stvarnog tlaka vodene pare i maksimalnog tlaka vodene pare (tlaka zasićene pare) koji je moguć pri određenoj temperaturi. Dielektrični materijal varira brzinom povezanom s promjenom relativne vlažnosti.

Lanac mjerenja i izvedba

U higrometru koji koristi kapacitivni senzor, vlažnost se mjeri lančanim postupkom, umjesto da se izravno otkrije. Lanac se sastoji od sljedećih komponenata:

1. Kapacitivni senzor

2. Sonda

3. Kabel

4. Elektronika

5. Izlazni signal


Učinak instrumenta određuju svi elementi u lancu, a ne sam senzor. Senzor i pripadajuća elektronika ne mogu se razmatrati odvojeno. Bilo koji čimbenik koji bi mogao ometati postupak mjerenja na lancu vjerojatno će utjecati na performanse instrumenta.

Pogreške i neizvjesnosti

Klasifikacija pogrešaka koje utječu na konačnu nesigurnost higrometra s kapacitivnim senzorom. Pogreške u mjerenju mogu se podijeliti u dvije široke kategorije:

Sustavne pogreške su predvidljive i ponovljive. U ovu kategoriju spadaju pogreške koje proizlaze iz nelinearnosti ili utjecaja temperature. Sustavne pogreške ovise o instrumentu.

Slučajne pogreške nisu u potpunosti predvidljive, jer prvenstveno ovise o čimbenicima izvan instrumenta. Pogreške koje proizlaze iz histereze senzora, kao i one koje su rezultat kalibracije, slučajne su pogreške. Obično se slučajne pogreške procjenjuju na temelju statističkih podataka ili na temelju iskustva i prosudbe.

Budući da su predvidljive, sustavne pogreške mogu se potencijalno ukloniti. Međutim, slučajne pogreške ne mogu se u potpunosti eliminirati.

Pogreške linearnosti. Tipični odziv kapacitivnog osjetnika relativne vlažnosti (između 0 i 100% RH) nije linearan. Ovisno o korekciji izvršenoj elektroničkim sklopovima, instrument može imati pogrešku linearnosti. Pod pretpostavkom da senzor i pripadajuća elektronika pokazuju ponovljive karakteristike, pogreška linearnosti sustavna je pogreška.

U pravilu se mjerne točke koje proizvođač instrumenta preporučuje za kalibraciju određuju kako bi se pogreška linearnosti smanjila na najmanju moguću mjeru. Kalibracija na tim točkama trebala bi proizvesti sve manje i manje jednaku raspodjelu pogreške linearnosti.

Pogreške temperature. Temperatura može imati glavni utjecaj na nekoliko elemenata gore opisanog lančanog postupka mjerenja. Higroskopska svojstva senzora variraju ovisno o temperaturi. Instrument relativne vlažnosti dobro funkcionira na temelju pretpostavke da je odnos između količine vlage prisutne u dielektriku senzora i relativne vlažnosti konstantan. Međutim, u većini higroskopskih materijala ovaj odnos varira s temperaturom.

Dielektrična svojstva

Temperatura utječe na dielektrična svojstva molekule vode. Na 20 ° C, dielektrična konstanta vode ima vrijednost oko 80. Ta se konstanta povećava za više od 8% na 0 ° C i smanjuje za 30% na 100 ° C. Slični učinci mogu se primijetiti u onom što se odnosi na druge fizičke svojstva vode poput električne vodljivosti.


Dielektrična svojstva senzora također variraju ovisno o temperaturi. Dielektrična konstanta većine dielektričnih materijala opada s porastom temperature. Učinak temperature na dielektrična svojstva većine plastike i polimera općenito je ograničeniji.

Senzor toplinske vlage

Dva toplinska senzora provode električnu energiju u skladu s vlagom zraka u okolini. Jedan je senzor zatvoren u suhi dušik, dok drugi mjeri okolišni zrak. Razlika između ove dvije mjere vlage.

Otporni senzor vlažnosti

Princip rada

Otporni senzori vlage mjere promjenu električne impedancije higroskopnog medija kao što je vodljivi polimer, sol ili obrađena podloga.

Otporni senzori temelje se na interdigitalnom ili dvožičnom namotu. Nakon nanošenja hidroskopske polimerne prevlake, njihova se otpornost mijenja obrnuto od vlage. Promjena impedancije općenito je obrnuti eksponencijalni odnos s vlagom.

Otporni senzori općenito se sastoje od elektroda od plemenitih metala nanesenih na podlogu tehnikama fotootpora ili od elektroda namotanih na plastični ili stakleni cilindar. Podloga je presvučena solju ili provodljivim polimerom. Alternativno, supstrat se može tretirati aktivirajućim kemikalijama poput kiseline.

Senzor upija vodenu paru i ionske funkcionalne skupine se disociraju, što rezultira povećanjem električne vodljivosti. Vrijeme odziva većine otpornih senzora varira od 10 do 30 s da bi doseglo 63% stvarne vrijednosti. Raspon impedancije tipičnih otpornih elemenata je od 1 oma do 000 oma.

Većina otpornih senzora koristi simetrični napon izmjeničnog napona bez istosmjerne pristranosti kako bi spriječio pristranost senzora. Ovaj se odgovor može linearizirati analognim ili digitalnim metodama. Tipični promjenjivi otpor kreće se od nekoliko kilograma do 100 moma. Nazivna frekvencija pobude je 30 Hz do 10 kHz.

Kalibracija i točnost senzora 

"Otporni" senzor nije samo otporni jer kapacitivni učinci čine odziv mjerom impedancije. Izrazita prednost otpornih RH senzora je njihova zamjenjivost, obično unutar plus ili minus 2% RH, što omogućuje kalibriranje krugova za kondicioniranje elektroničkih signala pomoću otpornika na fiksnoj točki RH. To eliminira potrebu za kalibracijskim standardima vlažnosti, pa su otporni senzori vlažnosti uglavnom zamjenjivi na terenu.

Točnost pojedinačnih otpornih senzora vlažnosti može se potvrditi ispitivanjem u RH kalibracijskoj komori ili računalnim DA sustavom navedenim u standardiziranom okruženju kontroliranom vlagom. Nazivna radna temperatura otpornih senzora kreće se od -40 stupnjeva C do 100 stupnjeva C.

Život senzora

U stambenim i komercijalnim okruženjima životni vijek ovih senzora je> 5 godina, ali izloženost kemijskim parama i drugim onečišćenjima, poput uljne magle, može uzrokovati prijevremeni kvar. Sljedeći nedostatak nekih otpornih senzora je njihova tendencija mijenjanja vrijednosti kada su izloženi kondenzaciji ako se koristi vodotopni sloj.

Otporni senzori vlage imaju značajne temperaturne ovisnosti kada se instaliraju u okruženju s velikim temperaturnim oscilacijama. Ugrađena je istodobna temperaturna kompenzacija za veću preciznost. Mala veličina, niska cijena, zamjenjivost i dugotrajna stabilnost čine ove otporne senzore prikladnima za upotrebu u proizvodima za upravljanje i prikazivanje u industrijskim, komercijalnim i stambenim primjenama.

Provjera funkcije tijekom vremena

točnost

Svaki senzor trebao bi imati vlastitu kalibracijsku krivulju, koja se temelji na sustavu od 9 točaka.

Ponovljivost

Mjerenja na senzoru treba izvršiti tako da ne odstupaju. Ponovljivost je sukcesivno mjerenje zanošenja među mjerenjima jedne veličine.

Linearnost

Označava odstupanje napona od vrijednosti BFSL i izmjerenu vrijednost izlaznog napona, pretvorenu u relativnu vlažnost.

Pouzdanost

Mjerenja često uzrokuju da se senzor ne sinkronizira. Međutim, da bi senzor bio koristan, mora pružiti pouzdana mjerenja.

Vrijeme odziva

Uobičajeno, vrijeme potrebno da senzor dosegne 66% (vrijeme porasta) ili 33% (vrijeme pada) maksimalnog izlaznog napona naziva se vrijeme odziva.

Primjena senzora

Primjena senzora vlažnosti vrlo je raznolika. Osobe s bolestima pogođenim vlagom, praćenjem i preventivnim mjerama u domovima koriste senzore vlažnosti. Senzor vlage također je dio sustava grijanja, ventilacije i klimatizacije (HVAC sustavi). Također se koriste u uredima, automobilima, ovlaživačima zraka, muzejima, industrijskim prostorima i staklenicima, a koriste se i na meteorološkim postajama za izvještavanje i predviđanje vremena.