溫度傳感器和濕度傳感器原理

感知濕度和溫度至關(guān)重要，在我們許多人目前正在經(jīng)歷的嚴寒冬季中更是如此。不僅日常生活中重要，在制造行業(yè)也尤為重要。比如正確安裝和使用濕度變送器后，樓宇自動(dòng)化系統可以確定空氣何時(shí)變得太干或太濕而無(wú)法舒適。

        一、溫度傳感器

        溫度傳感器用于確定物體或系統產(chǎn)生的熱量或冷量。它能夠感應/檢測溫度的任何物理變化，并輸出模擬或數字信號。溫度傳感器分為兩類(lèi)：接觸式溫度傳感器必須與被感測對象進(jìn)行物理接觸，并通過(guò)傳導監測溫度變化。接觸式溫度傳感器通過(guò)對流和輻射監測溫度變化。

        二、濕度傳感器

        濕度是空氣中水蒸氣的量?？諝庵械乃魵饬繉θ梭w舒適度和各種工業(yè)過(guò)程都有影響。水蒸氣還對多種物理、化學(xué)和生物過(guò)程產(chǎn)生影響。濕度傳感器通過(guò)檢測電流或空氣溫度的變化來(lái)工作。濕度傳感器分為三種基本類(lèi)型：電容式、電阻式和熱式。這三種類(lèi)型中的每一種都將持續監測大氣中的微小變化，以計算空氣濕度。

        通過(guò)在兩個(gè)電極之間夾入一條薄金屬氧化物，電容式濕度傳感器可以確定相對濕度。金屬氧化物的電容量隨周?chē)髿獾南鄬穸榷兓?。主要應用領(lǐng)域是天氣、商業(yè)和工業(yè)。電阻式濕度傳感器使用鹽中的離子測量原子的電阻抗。鹽介質(zhì)兩側的電極電阻隨著(zhù)濕度的變化而變化。兩個(gè)熱傳感器根據周?chē)諝獾臐穸葘щ?。一個(gè)傳感器密封在干燥的氮氣中，而另一個(gè)則暴露在環(huán)境空氣中。這兩個(gè)值之間的差異表示相對濕度。

        濕度傳感器是一種電子設備，可檢測環(huán)境中的濕度并將其轉換為電信號。濕度傳感器有多種尺寸和配置；一些被集成到手持設備（如智能手機）中，而另一些被集成在更大的嵌入式系統（如空氣質(zhì)量監測系統）中。比如恒歌溫濕度變送器廣泛用于氣象、醫療、汽車(chē)和 HVAC 行業(yè)以及制造業(yè)。工業(yè)級高精度濕度傳感器在各種惡劣的環(huán)境下都能保證測量準確。

        三、計算方式

        濕度傳感器根據計算濕度的方法分為兩類(lèi)：相對濕度 (RH) 傳感器和絕對濕度 (AH) 傳感器。相對濕度值是通過(guò)比較給定溫度下的實(shí)時(shí)濕度讀數與該溫度下空氣中的最大濕度來(lái)確定的。因此，相對濕度傳感器必須測量溫度才能計算相對濕度。相比之下，絕對濕度是獨立于溫度確定的。

        四、傳感器的應用

        溫度傳感器具有幾乎無(wú)限的實(shí)際應用，比如它們也用于各種醫療產(chǎn)品，包括磁共振成像 (MRI) 設備和便攜式超聲掃描儀。溫度傳感器用于我們家中的各種電器，從冰箱和冰柜到爐灶和烤箱，以確保它們加熱到適合烹飪、空氣糖果/加熱器的溫度。即使是普通的電池充電器也利用它們來(lái)防止根據電池溫度對電池過(guò)度充電或充電不足。

        雖然石油開(kāi)采似乎不太可能用于溫度傳感器，但它們對于確保安全有效的石油開(kāi)采實(shí)踐至關(guān)重要。石油鉆頭的末端裝有一個(gè)溫度傳感器，該傳感器會(huì )在需要停止鉆探時(shí)提醒工人，因為當溫度升高得太高時(shí)（因為它會(huì )不停地鉆入地下深處），它會(huì )變得太熱并破裂。

        溫度傳感器安裝在汽車(chē)的散熱器中。這很關(guān)鍵，因為當循環(huán)通過(guò)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的水達到不安全的高溫時(shí)，它們會(huì )提醒您，如果超過(guò)，可能會(huì )導致發(fā)動(dòng)機失效，以及車(chē)內的氣候控制/。通過(guò)根據溫度自動(dòng)調整參數，有效地避免了這種情況，而不會(huì )使駕駛員處于危險之中。

        HVAC 系統需要溫度測量，以幫助保持房間或建筑物的最佳溫度。幾乎每個(gè)家庭和辦公室的空調裝置和系統都需要溫度傳感器。它們還可用于通過(guò)檢測意外的溫度異常來(lái)檢測泄漏。

        可再生能源依靠溫度傳感器高效運行。太陽(yáng)能熱泵、風(fēng)力渦輪機、生物質(zhì)燃燒應用和地熱源都依賴(lài)于溫度調節和測量。

        五、精度校準

        為了確定傳感器的精度，將獲得的值與參考標準進(jìn)行比較。為了驗證濕度傳感器的準確性，我們使用“飽和鹽"方法創(chuàng )建標準。簡(jiǎn)而言之，當某些鹽（離子化合物，如食鹽）溶解在水中時(shí)，它們會(huì )產(chǎn)生已知濕度的氣氛。

        這些化學(xué)特性用于創(chuàng )建具有已知相對濕度 (RH) 百分比（即參考標準）的微環(huán)境，然后由傳感器讀取。更準確地說(shuō)，我們將在密封罐中準備溶液以保持大氣，然后將連接的傳感器放入密封罐中。之后，重復讀取傳感器并記錄值。

        我們可以通過(guò)使用幾種不同的鹽重復該過(guò)程來(lái)為被測傳感器開(kāi)發(fā)配置文件，每種鹽都會(huì )產(chǎn)生不同的相對濕度。因為我們知道每個(gè)微環(huán)境的相對濕度，我們可以將傳感器讀數與那些已知值進(jìn)行比較，從而確定傳感器的精度。

        如果偏差很大但并非無(wú)法克服，我們可以通過(guò)在軟件中采用數學(xué)校準程序來(lái)提高測量的準確性。