濕度傳(chuan)感器作為現(xian)代(dai)環(huan)境監測(ce)和(he)控(kong)制(zhi)系統(tong)中不可(ke)少的(de)壹部(bu)分，扮(ban)演(yan)著至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)角(jiao)色。它(ta)們(men)能夠(gou)精確地(di)測(ce)量(liang)空氣(qi)中的(de)濕度水平(ping)，為多(duo)個行業(ye)提供關(guan)鍵數據(ju)支持。本(ben)文(wen)將(jiang)詳(xiang)細介(jie)紹幾(ji)種常見(jian)的(de)濕度傳(chuan)感器類(lei)型，包括氯(lv)化鋰濕度傳(chuan)感器、碳濕敏(min)元件、氧(yang)化鋁(lv)濕度計(ji)以(yi)及(ji)陶瓷濕度傳(chuan)感器，並(bing)探(tan)討(tao)它們的(de)工作原(yuan)理(li)、特(te)點(dian)及應(ying)用(yong)領(ling)域。
壹、 氯(lv)化鋰濕度傳(chuan)感器
氯化鋰濕度傳(chuan)感器是最早被(bei)開(kai)發和(he)應(ying)用(yong)的(de)壹種濕度傳(chuan)感器。根(gen)據濕敏(min)物質的(de)電阻-濕度特(te)性原(yuan)理(li)，氯(lv)化鋰元件的(de)電阻值(zhi)會(hui)隨著濕度的(de)變化而(er)變化。這(zhe)種傳(chuan)感器具(ju)有(you)結(jie)構簡單、價格(ge)低(di)廉(lian)、精度較(jiao)高(gao)且適(shi)用(yong)於(yu)常溫常濕測(ce)控(kong)等優(you)點(dian)。
電阻式(shi)氯化鋰濕度計(ji)通常由壹(yi)個或多(duo)個氯化鋰濕敏(min)元件組(zu)成(cheng)，每(mei)個元件的(de)感濕範圍有(you)限，通常在(zai)20%RH以(yi)內(nei)。為了(le)測(ce)量(liang)更寬(kuan)的(de)濕度範圍，需(xu)要(yao)將(jiang)不(bu)同(tong)濃(nong)度的(de)氯化鋰元件組(zu)合使用(yong)。例如(ru)，0.05%濃度的(de)元件適(shi)用(yong)於(yu)80%～100%RH範圍，而(er)0.2%濃度的(de)元件則(ze)適(shi)用(yong)於(yu)60%～80%RH範圍。通過(guo)組(zu)合不同濃度的(de)元件，可(ke)以(yi)實(shi)現對(dui)15%～100%RH甚(shen)至(zhi)更(geng)寬(kuan)範圍的(de)濕度測(ce)量(liang)。
露(lu)點(dian)式(shi)氯化鋰濕度計(ji)則是利用氯(lv)化鋰飽(bao)和(he)水溶液(ye)的(de)飽(bao)和(he)水汽(qi)壓(ya)隨溫度變化而(er)變化的(de)原(yuan)理(li)工作。當空(kong)氣通過(guo)氯(lv)化鋰飽(bao)和(he)水溶液(ye)時，如(ru)果空氣(qi)溫度高(gao)於(yu)露(lu)點(dian)，則空(kong)氣(qi)中的(de)水汽(qi)不(bu)會(hui)被吸(xi)收(shou)；如(ru)果空氣溫度低(di)於(yu)露(lu)點(dian)，則水汽(qi)會(hui)凝(ning)結(jie)在(zai)氯(lv)化鋰溶(rong)液(ye)上，導致(zhi)溶(rong)液(ye)的(de)電導(dao)率發生(sheng)變化。通過(guo)測(ce)量(liang)這種變化，可(ke)以(yi)推(tui)算出(chu)空氣的(de)露(lu)點(dian)溫度，進(jin)而(er)計(ji)算出(chu)相對(dui)濕度。
二(er)、 碳(tan)濕敏(min)元件
碳(tan)濕敏(min)元件是另(ling)壹種常見(jian)的(de)濕度傳(chuan)感器，由美(mei)國的(de)E.K.Carver和(he)C.W.Breasefield於(yu)1942年(nian)提出(chu)。與氯(lv)化鋰濕度傳(chuan)感器相比，碳濕敏(min)元件具(ju)有(you)響應(ying)速(su)度快(kuai)、重(zhong)復(fu)性好、無(wu)沖蝕(shi)效應(ying)和(he)滯(zhi)後(hou)環(huan)窄等優(you)點(dian)。
碳濕敏(min)元件的(de)工作原(yuan)理(li)是基(ji)於(yu)碳材料(liao)在(zai)吸(xi)濕後(hou)電(dian)阻值(zhi)發生(sheng)變化的(de)特性。當空(kong)氣濕度變化時(shi)，碳(tan)材料(liao)表(biao)面(mian)的(de)水分吸(xi)附(fu)量(liang)也會(hui)發生(sheng)變化，導(dao)致(zhi)電(dian)阻值(zhi)的(de)變化。通過(guo)測(ce)量(liang)這種電(dian)阻值(zhi)的(de)變化，可(ke)以(yi)實(shi)現對(dui)濕度的(de)測量(liang)。
我國氣(qi)象(xiang)部門(men)於(yu)70年(nian)代(dai)初開(kai)始(shi)研(yan)制碳(tan)濕敏(min)元件，並(bing)取(qu)得(de)了(le)積極(ji)的(de)成(cheng)果(guo)。目(mu)前(qian)，碳(tan)濕敏(min)元件的(de)測量(liang)不確定(ding)度不(bu)超(chao)過(guo)±5%RH，時(shi)間(jian)常數在(zai)正(zheng)溫時(shi)為(wei)2～3秒，滯(zhi)差壹(yi)般在(zai)7%左(zuo)右(you)，比阻穩(wen)定(ding)性亦較好。這(zhe)些(xie)優(you)點(dian)使得(de)碳(tan)濕敏(min)元件在(zai)氣(qi)象(xiang)、環(huan)保等領(ling)域得(de)到了廣泛(fan)應(ying)用(yong)。
三(san)、 氧(yang)化鋁(lv)濕度計(ji)
氧化鋁(lv)濕度計(ji)是壹種基(ji)於(yu)氧化鋁(lv)材料(liao)的(de)濕度傳(chuan)感器。氧化鋁(lv)傳(chuan)感器具(ju)有(you)體(ti)積小、靈敏(min)度高(gao)、響應(ying)速(su)度快(kuai)等優(you)點(dian)，適(shi)用(yong)於(yu)高(gao)空大(da)氣(qi)探(tan)測(ce)、液體(ti)水分測(ce)量(liang)等場合。
氧化鋁(lv)濕度計(ji)的(de)工作原(yuan)理(li)是基(ji)於(yu)氧化鋁(lv)材料(liao)在(zai)吸(xi)濕後(hou)電(dian)阻值(zhi)或(huo)電(dian)容(rong)值(zhi)發生(sheng)變化的(de)特性。當空(kong)氣濕度變化時(shi)，氧(yang)化鋁(lv)材料(liao)表(biao)面(mian)的(de)水分吸(xi)附(fu)量(liang)也會(hui)發生(sheng)變化，導(dao)致(zhi)電(dian)阻值(zhi)或(huo)電(dian)容(rong)值(zhi)的(de)變化。通過(guo)測(ce)量(liang)這種變化，可(ke)以(yi)實(shi)現對(dui)濕度的(de)測量(liang)。
氧化鋁(lv)濕度計(ji)的(de)測量(liang)下限可(ke)達-110℃露(lu)點(dian)，響應(ying)時(shi)間(jian)在(zai)0.3秒(miao)到3秒之(zhi)間(jian)，測量(liang)信號直接(jie)以(yi)電(dian)參量(liang)的(de)形式(shi)輸出(chu)，大(da)大(da)簡化了(le)數據(ju)處理(li)程序(xu)。這些(xie)特點(dian)使得(de)氧(yang)化鋁(lv)濕度計(ji)在(zai)氣(qi)象(xiang)、航(hang)空、航(hang)天等領(ling)域得(de)到了廣泛(fan)應(ying)用(yong)。
然(ran)而(er)，盡管氧化鋁(lv)濕度計(ji)具(ju)有(you)諸(zhu)多(duo)優點(dian)，但(dan)在(zai)生(sheng)產(chan)質量(liang)穩(wen)定(ding)的(de)產(chan)品(pin)和(he)提高(gao)性能穩(wen)定(ding)性等方(fang)面(mian)仍(reng)存在(zai)壹(yi)些挑戰(zhan)。因(yin)此(ci)，在(zai)實(shi)際應(ying)用(yong)中，傳(chuan)感器通常只(zhi)能在(zai)特(te)定的(de)條(tiao)件和(he)有(you)限的(de)範圍內(nei)使用(yong)。
四、陶瓷濕度傳(chuan)感器
陶瓷濕度傳(chuan)感器是壹種適(shi)用(yong)於(yu)高(gao)溫條(tiao)件下(xia)濕度測(ce)量(liang)的(de)傳(chuan)感器。在(zai)高(gao)溫環(huan)境下(xia)，傳(chuan)統的(de)濕度測(ce)量(liang)方(fang)法如(ru)通風幹濕球(qiu)濕度計(ji)存在(zai)種種問(wen)題，無法滿(man)足(zu)實際需求(qiu)。因(yin)此(ci)，自60年(nian)代(dai)起，許(xu)多(duo)國家(jia)開(kai)始研(yan)制適(shi)用(yong)於(yu)高(gao)溫條(tiao)件下(xia)測量(liang)的(de)濕度傳(chuan)感器。
陶瓷濕度傳(chuan)感器通常采用(yong)具(ju)有(you)吸(xi)水性且耐(nai)高(gao)溫的(de)陶瓷材料(liao)制(zhi)成(cheng)。當空(kong)氣濕度變化時(shi)，陶瓷材料(liao)表(biao)面(mian)的(de)水分吸(xi)附(fu)量(liang)也會(hui)發生(sheng)變化，導(dao)致(zhi)電(dian)阻值(zhi)或(huo)電(dian)容(rong)值(zhi)的(de)變化。通過(guo)測(ce)量(liang)這種變化，可(ke)以(yi)實(shi)現對(dui)濕度的(de)測量(liang)。
陶瓷濕度傳(chuan)感器不僅(jin)具(ju)有(you)濕敏(min)特性，還可(ke)以(yi)作為感溫元件和(he)氣(qi)敏(min)元件使用(yong)。這種多(duo)功能性使得(de)陶瓷濕度傳(chuan)感器在(zai)多(duo)個領域具(ju)有(you)廣泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)。例如(ru)，在(zai)水泥、金(jin)屬冶(ye)煉、食(shi)品(pin)加工等工業過(guo)程中，陶瓷濕度傳(chuan)感器可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)測量(liang)和(he)控(kong)制(zhi)濕度水平(ping)，確保產(chan)品(pin)質量(liang)和(he)生(sheng)產(chan)效率。
此(ci)外(wai)，陶瓷濕度傳(chuan)感器還具(ju)有(you)結(jie)構簡單、價格(ge)低(di)廉(lian)、測量(liang)範圍廣等優(you)點(dian)。這些(xie)特(te)點(dian)使得(de)陶瓷濕度傳(chuan)感器在(zai)高(gao)溫濕度測(ce)量(liang)領域具(ju)有(you)不(bu)可(ke)替(ti)代(dai)的(de)地(di)位(wei)。
五(wu)、 結(jie)論
綜上所(suo)述，濕度傳(chuan)感器作為現(xian)代(dai)環(huan)境監測(ce)和(he)控(kong)制(zhi)系統(tong)中的(de)重(zhong)要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分，具(ju)有(you)廣泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)。氯化鋰濕度傳(chuan)感器、碳濕敏(min)元件、氧(yang)化鋁(lv)濕度計(ji)以(yi)及(ji)陶瓷濕度傳(chuan)感器是幾(ji)種常見(jian)的(de)濕度傳(chuan)感器類(lei)型，它們(men)各(ge)自的(de)工作原(yuan)理(li)和(he)特(te)點(dian)，適(shi)用(yong)於(yu)不同(tong)的(de)應(ying)用(yong)場景(jing)。
氯化鋰濕度傳(chuan)感器具(ju)有(you)結(jie)構簡單、價格(ge)低(di)廉(lian)等優(you)點(dian)，適(shi)用(yong)於(yu)常溫常濕測(ce)控(kong)；碳(tan)濕敏(min)元件具(ju)有(you)響應(ying)速(su)度快(kuai)、重(zhong)復(fu)性好等優(you)點(dian)，適(shi)用(yong)於(yu)氣象(xiang)、環(huan)保等領(ling)域；氧化鋁(lv)濕度計(ji)具(ju)有(you)體(ti)積小、靈敏(min)度高(gao)等優(you)點(dian)，適(shi)用(yong)於(yu)高(gao)空大(da)氣(qi)探(tan)測(ce)、液體(ti)水分測(ce)量(liang)等場合；陶瓷濕度傳(chuan)感器則適(shi)用(yong)於(yu)高(gao)溫條(tiao)件下(xia)的(de)濕度測(ce)量(liang)。
隨著科(ke)技的(de)不斷發展(zhan)，濕度傳(chuan)感器的(de)性能將(jiang)不(bu)斷提高(gao)，應(ying)用(yong)領(ling)域也將(jiang)不(bu)斷擴(kuo)大(da)。未(wei)來，濕度傳(chuan)感器將(jiang)在(zai)更(geng)多(duo)領域發揮(hui)重(zhong)要(yao)作用，為(wei)人類(lei)的(de)生(sheng)產(chan)和(he)生(sheng)活(huo)帶來(lai)更多(duo)便利和(he)效益。
