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優(yōu)勢供應SENSORIKA變送器ACCA 23-724003

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江蘇邱成機電有限公司
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薄膜電容式
圖1
電容式水蒸氣傳感器是泛的商業(yè)化，在今天的市場中，主要是用于針對衡量對象的相對濕度。其核心元件是薄膜電容式濕度傳感器。薄膜電容式濕度傳感器通常是采用聚胺鹽或者是聚合物的薄膜，沉積在兩個導電電極上構(gòu)成電容。在薄膜層吸收空氣中的水分子，亦或者失去水分子后，兩個電極之間的介電常數(shù)會發(fā)生改變。如今，還有另一種技術(shù)是使用耐高溫的，能夠讓薄膜電容式露點傳感器在的情況下進行連續(xù)測量，有一定的穩(wěn)定性。
（1）傳感器一般采用玻璃原料作為底座，主要作用起到支撐傳感器其余部分的作用。穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)式傳感器正常工作的基礎。
（2）在兩個電極之中，底部電極由導電材料做成。
（3）薄膜層，是整個傳感器的核心，其厚度一般為。薄膜吸收水分子的數(shù)量與周圍大氣環(huán)境的相對濕度存在密切的聯(lián)系。

圖2
（4）在兩個電極之中，頂部電極也是由導電性材料做成，對于整個傳感器的性能同樣起著重要作用。為了得到快速響應，必須有較高的水的滲透性。因此，頂部聚合物電容是一種多孔性的結(jié)構(gòu)，實際上充當一個微型濾網(wǎng)的功能，用以防止污染物，濾除灰塵和污拒。同時，確保水分子的快速滲透，保證傳感器的效率。
如圖1所示，電容式露點儀主要的傳感器模塊結(jié)構(gòu)。圖中為底部平行板電容的結(jié)構(gòu)示意，其中在A與B是電極層，采用叉指式結(jié)構(gòu)設計。
圖2中為頂部薄膜電容，依賴于其上的多孔結(jié)構(gòu)，在使用時可以充當濾網(wǎng)的功能，濾除可能沾染的各種灰塵污拒等。

薄膜電容式露點傳感器其優(yōu)點是測量響應速度快，線性好，溫度測定范圍廣，穩(wěn)定性與重復性較好，遲滯較低，溫度系數(shù)較低，材料成本低。缺點在于其長期工作時，需要做定期校準，對于某些污染物較敏感，不可以在腐燭性的環(huán)境下工作；存在一定的溫度依賴性。
電阻式
與電容式露點儀相比，將傳感器部分以替代，其敏感材料是以季銨鹽的聚合物溶液作基體，將這種功能基與樹脂聚合物進行反應，可以產(chǎn)生具有立體三維的，具有較好的穩(wěn)定性。其基本原理為，相對濕度的變化可以導致陰極與陽極之間的電阻發(fā)生變化，通過測量電阻傳感器的導電率變化，來確定相對濕度和露點溫度。
電阻式露點儀優(yōu)點在于溫度系數(shù)較小，功耗低，成本低。其缺點是在長期使用中，需要進行定期校準與維護，不適用于某些污染物存在的環(huán)境，對污染物較為敏感。如果在較寬的溫度范圍內(nèi)使用，由于比響應速度慢，需要進行有效的溫度補償控制，否則傳感器將難以正常工作。因此，這類傳感器的應用受到較多的限制，在氣象領域尚未見到使用電阻式露點儀進行觀測的公開報道。
冷鏡式
是一種基于光學技術(shù)測定露點溫度儀器。它被稱為是最準確、

靠的測定露點溫度的方法。如今冷鏡式露點儀測得的露點溫度，一般作為測量校準的參考。在較為理想的測量環(huán)境下，冷鏡式露點儀的測量精度可達到±0.1。C。
圖3
現(xiàn)今的冷鏡式露點儀工作原理都頗為相似，主要依賴于光電傳感器與溫度傳感器的互相配合，其工作原理如圖3所示，在光電檢測露點的裝置中，待測氣體在進入露點檢測位置之后，當冷鏡的溫度高于此時氣體的露點溫度時，此時鏡面將處于干燥狀態(tài)，與此同時，光電傳感器中檢露裝置發(fā)射出來的光源在冷鏡面上幾乎*反射。在此之后，由光電傳感器感應接收到相應的信號，并同時反饋輸出光電信號，在經(jīng)過處理器的分析，輸出給驅(qū)動電路，然后控制制冷器進入工作狀態(tài)，對鏡面進行降溫制冷。冷鏡表面的溫度在制冷器的制冷作用會持續(xù)下降，當冷鏡表面溫度降低至待測氣體露點溫度時，冷鏡表面上開始逐漸結(jié)露。此時之前的入射光

源照射在冷鏡表面上，就會出現(xiàn)漫反射的現(xiàn)象，因此接收到的反射信號隨之減少。出現(xiàn)這種變化后，控制系統(tǒng)即時將制冷器切換為較大功率的制冷模式，在這種制冷模
露點濕度計是通過測量而測定空氣的儀器。普通露點濕度計一般是由光學鏡面、和電源等組成。當空氣連續(xù)通過光學鏡面時，用人工制冷方法使鏡面溫度降低，于是空氣中的水氣在鏡面上凝結(jié)。剛發(fā)生凝結(jié)時，由鏡面反射的光強急劇減弱，測量此瞬間凝結(jié)面的溫度(即露點)便可推算出相應的濕度。此種形式的露點濕度計常在0℃以上時使用。 [1] 
發(fā)展過程編輯
20世紀科學技術(shù)的發(fā)展為全面革新露點技術(shù)奠定了基礎。在Regnault露點儀的基礎上，人們對制冷方法、鏡面溫度的測量、露的檢測技術(shù)和冷鏡材料等進行了不斷的改進，并對露層的結(jié)構(gòu)、機理及光電性質(zhì)進行了初步探討，把露點濕度計的性能

和提高到一個新的水平。到20世紀50年代末期，采用熱電制冷、自動跟蹤和測量露點的全自動光電露點儀開始發(fā)展起來，其后又出現(xiàn)了檢測露層的其他手段，80年代聲表面波(SAW)露點儀問世。露點儀的發(fā)展過程主要集中在下面四個問題上。
①制冷方法，即結(jié)露表面(鏡面)的降溫方法。
②露點的測量方法。
③露的檢測方法和鏡面溫度的控制技術(shù)。
④鏡面材料的選擇。 [2] 
工作原理編輯
露點濕度計的原理可以通過一個簡單的實驗來說明。若將一個光潔的金屬表面放到相對濕度低于100%的空氣中并使之冷卻，當溫度降到某一數(shù)值時，靠近該表面的相對濕度達到100%，這時將有露在表面上形成。因為在這個溫度下空氣中的水汽達到了，冷金屬表面附著的水膜和空氣中的水汽處于，也就是說，在單位時間內(nèi)離開和返回到表面上的水分子數(shù)相同，這就是Regnault原理。該原理可以敘述為：當一定體積的濕空氣在恒定的總壓力下被均勻降溫時，在冷卻過程中，氣體和水汽兩者的分壓力保持不變，直到空氣中的水汽達到飽和狀態(tài)，該狀態(tài)的溫度叫作。如果空氣的溫度是Ta，露生成的溫度為Td，則濕空氣的（U）可以通過下式算出：
U=（在露點Td時的飽和水汽分壓）/（在原來溫度Ta的飽和水汽分壓）×100%
在式中，的數(shù)值可以通過查
①光電冷凝式露點計
被測濕空氣進入露點測量室時掠過冷鏡面，當鏡面溫度高于濕氣的露點溫度時，鏡面呈干燥狀態(tài)，此時光電檢露裝置中光源發(fā)出的光照

在鏡面上，幾乎*發(fā)射，由光電傳感器感應到并輸出光電信號，經(jīng)控制回路比較、放大、驅(qū)動熱電泵，對鏡面制冷。當鏡面溫度降至濕氣露點溫度時，鏡面上開始結(jié)露(霜)，光照在鏡面上出現(xiàn)漫反射，光電傳感器感應到的反射信號隨之減弱，此變化經(jīng)控制回路比較、放大后調(diào)節(jié)熱電泵激勵，使其制冷功率適當減小，最后，鏡面溫度保持在樣氣露點溫度上。鏡面溫度由一緊貼在冷鏡面下方的鉑電阻溫度傳感器感應，并顯示在顯示窗上。
圖1
圖1
光電冷凝式露點計的工作原理如圖1所示，被測樣氣由樣氣進口1進入測量室，由樣氣出口2逸出。當氣體經(jīng)過鏡面7時，鏡面被熱交換半導體制冷器8冷卻至露點。鏡面由光源4照明，并通過光敏橋3來檢測。當露滴在鏡面形成時，光反射的變化可通過直接光檢測器6的降低來確定。不同露點的光散射由散射檢測器5產(chǎn)生影響，使橋路趨于平衡，對放大器減少輸入信號，并成比例地控制晶閘管整流器12供給熱交換半導體制冷器的功率。脈沖電路11為控制電路。這樣連續(xù)使鏡面保持在恒定露點的溫度。露點溫度由測溫元件9來測量。
在測量過程中，隨著溫度的降低，被測氣體中的水汽接近飽和狀態(tài)，由于引力作用，水分子吸附在鏡面上形成一層薄薄的水膜。這是形成露的階段。當鏡面溫度繼續(xù)下降時，水膜的厚度逐漸增加，這是形成露的第二階段。在這一階段內(nèi)，自由表面對水分子的引力與水膜的表面張力之間的力量對比開始發(fā)生變化，后者的影響逐漸起支配

作用。此時冷卻表面上的任何不穩(wěn)定因素，例如鏡面上的微小傷口等，都會使水膜縮聚成液滴。隨著鏡面溫度的進一步下降，露滴開始出現(xiàn)，通過顯微鏡可以看到孤立生長而且分布不規(guī)則的露滴，然后露層以很快的速度在表面上擴散，此時可以認為液一氣平衡開始，即達到露點。
表得到。在0℃以下，水汽達到飽和時，水在鏡面上結(jié)冰，此時的溫度又叫作。過去，人們習慣上不予區(qū)別，通稱為。如果用目視觀察露和霜的形成，可以看到，它們都是在鏡面某一個固定的地方首先出現(xiàn)，然后很快地擴展到整個鏡面。因此，對露(霜)點作出正確判斷是中的難點之一。
式的控制之下，冷鏡表面的溫度將達到一種動態(tài)平衡的狀態(tài)。我們判斷此時的冷鏡表面的溫度就是待測氣體的露點溫度。通過緊貼在冷鏡表

面的怕電阻傳感器，與測溫電路的配合，即可將冷鏡表面的溫度采集到中，在輸出到上位機軟件中，露點儀的使用者就可以直觀的對待測氣體的露點溫度進行觀察分析 
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