优势供应SENSORIKA变送器ACCA 23-724003

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江苏邱成机电有限公司
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薄膜电容式
图1
电容式水蒸气传感器是泛的商业化，在今天的市场中，主要是用于针对衡量对象的相对湿度。其核心元件是薄膜电容式湿度传感器。薄膜电容式湿度传感器通常是采用聚胺盐或者是聚合物的薄膜，沉积在两个导电电极上构成电容。在薄膜层吸收空气中的水分子，亦或者失去水分子后，两个电极之间的介电常数会发生改变。如今，还有另一种技术是使用耐高温的，能够让薄膜电容式露点传感器在的情况下进行连续测量，有一定的稳定性。
（1）传感器一般采用玻璃原料作为底座，主要作用起到支撑传感器其余部分的作用。稳定的结构式传感器正常工作的基础。
（2）在两个电极之中，底部电极由导电材料做成。
（3）薄膜层，是整个传感器的核心，其厚度一般为。薄膜吸收水分子的数量与周围大气环境的相对湿度存在密切的联系。

图2
（4）在两个电极之中，顶部电极也是由导电性材料做成，对于整个传感器的性能同样起着重要作用。为了得到快速响应，必须有较高的水的渗透性。因此，顶部聚合物电容是一种多孔性的结构，实际上充当一个微型滤网的功能，用以防止污染物，滤除灰尘和污拒。同时，确保水分子的快速渗透，保证传感器的效率。
如图1所示，电容式露点仪主要的传感器模块结构。图中为底部平行板电容的结构示意，其中在A与B是电极层，采用叉指式结构设计。
图2中为顶部薄膜电容，依赖于其上的多孔结构，在使用时可以充当滤网的功能，滤除可能沾染的各种灰尘污拒等。

薄膜电容式露点传感器其优点是测量响应速度快，线性好，温度测定范围广，稳定性与重复性较好，迟滞较低，温度系数较低，材料成本低。缺点在于其长期工作时，需要做定期校准，对于某些污染物较敏感，不可以在腐烛性的环境下工作；存在一定的温度依赖性。
电阻式
与电容式露点仪相比，将传感器部分以替代，其敏感材料是以季铵盐的聚合物溶液作基体，将这种功能基与树脂聚合物进行反应，可以产生具有立体三维的，具有较好的稳定性。其基本原理为，相对湿度的变化可以导致阴极与阳极之间的电阻发生变化，通过测量电阻传感器的导电率变化，来确定相对湿度和露点温度。
电阻式露点仪优点在于温度系数较小，功耗低，成本低。其缺点是在长期使用中，需要进行定期校准与维护，不适用于某些污染物存在的环境，对污染物较为敏感。如果在较宽的温度范围内使用，由于比响应速度慢，需要进行有效的温度补偿控制，否则传感器将难以正常工作。因此，这类传感器的应用受到较多的限制，在气象领域尚未见到使用电阻式露点仪进行观测的公开报道。
冷镜式
是一种基于光学技术测定露点温度仪器。它被称为是最准确、

靠的测定露点温度的方法。如今冷镜式露点仪测得的露点温度，一般作为测量校准的参考。在较为理想的测量环境下，冷镜式露点仪的测量精度可达到±0.1。C。
图3
现今的冷镜式露点仪工作原理都颇为相似，主要依赖于光电传感器与温度传感器的互相配合，其工作原理如图3所示，在光电检测露点的装置中，待测气体在进入露点检测位置之后，当冷镜的温度高于此时气体的露点温度时，此时镜面将处于干燥状态，与此同时，光电传感器中检露装置发射出来的光源在冷镜面上几乎*反射。在此之后，由光电传感器感应接收到相应的信号，并同时反馈输出光电信号，在经过处理器的分析，输出给驱动电路，然后控制制冷器进入工作状态，对镜面进行降温制冷。冷镜表面的温度在制冷器的制冷作用会持续下降，当冷镜表面温度降低至待测气体露点温度时，冷镜表面上开始逐渐结露。此时之前的入射光

源照射在冷镜表面上，就会出现漫反射的现象，因此接收到的反射信号随之减少。出现这种变化后，控制系统即时将制冷器切换为较大功率的制冷模式，在这种制冷模
露点湿度计是通过测量而测定空气的仪器。普通露点湿度计一般是由光学镜面、和电源等组成。当空气连续通过光学镜面时，用人工制冷方法使镜面温度降低，于是空气中的水气在镜面上凝结。刚发生凝结时，由镜面反射的光强急剧减弱，测量此瞬间凝结面的温度(即露点)便可推算出相应的湿度。此种形式的露点湿度计常在0℃以上时使用。 [1] 
发展过程编辑
20世纪科学技术的发展为全面革新露点技术奠定了基础。在Regnault露点仪的基础上，人们对制冷方法、镜面温度的测量、露的检测技术和冷镜材料等进行了不断的改进，并对露层的结构、机理及光电性质进行了初步探讨，把露点湿度计的性能

和提高到一个新的水平。到20世纪50年代末期，采用热电制冷、自动跟踪和测量露点的全自动光电露点仪开始发展起来，其后又出现了检测露层的其他手段，80年代声表面波(SAW)露点仪问世。露点仪的发展过程主要集中在下面四个问题上。
①制冷方法，即结露表面(镜面)的降温方法。
②露点的测量方法。
③露的检测方法和镜面温度的控制技术。
④镜面材料的选择。 [2] 
工作原理编辑
露点湿度计的原理可以通过一个简单的实验来说明。若将一个光洁的金属表面放到相对湿度低于100%的空气中并使之冷却，当温度降到某一数值时，靠近该表面的相对湿度达到100%，这时将有露在表面上形成。因为在这个温度下空气中的水汽达到了，冷金属表面附着的水膜和空气中的水汽处于，也就是说，在单位时间内离开和返回到表面上的水分子数相同，这就是Regnault原理。该原理可以叙述为：当一定体积的湿空气在恒定的总压力下被均匀降温时，在冷却过程中，气体和水汽两者的分压力保持不变，直到空气中的水汽达到饱和状态，该状态的温度叫作。如果空气的温度是Ta，露生成的温度为Td，则湿空气的（U）可以通过下式算出：
U=（在露点Td时的饱和水汽分压）/（在原来温度Ta的饱和水汽分压）×100%
在式中，的数值可以通过查
①光电冷凝式露点计
被测湿空气进入露点测量室时掠过冷镜面，当镜面温度高于湿气的露点温度时，镜面呈干燥状态，此时光电检露装置中光源发出的光照

在镜面上，几乎*发射，由光电传感器感应到并输出光电信号，经控制回路比较、放大、驱动热电泵，对镜面制冷。当镜面温度降至湿气露点温度时，镜面上开始结露(霜)，光照在镜面上出现漫反射，光电传感器感应到的反射信号随之减弱，此变化经控制回路比较、放大后调节热电泵激励，使其制冷功率适当减小，最后，镜面温度保持在样气露点温度上。镜面温度由一紧贴在冷镜面下方的铂电阻温度传感器感应，并显示在显示窗上。
图1
图1
光电冷凝式露点计的工作原理如图1所示，被测样气由样气进口1进入测量室，由样气出口2逸出。当气体经过镜面7时，镜面被热交换半导体制冷器8冷却至露点。镜面由光源4照明，并通过光敏桥3来检测。当露滴在镜面形成时，光反射的变化可通过直接光检测器6的降低来确定。不同露点的光散射由散射检测器5产生影响，使桥路趋于平衡，对放大器减少输入信号，并成比例地控制晶闸管整流器12供给热交换半导体制冷器的功率。脉冲电路11为控制电路。这样连续使镜面保持在恒定露点的温度。露点温度由测温元件9来测量。
在测量过程中，随着温度的降低，被测气体中的水汽接近饱和状态，由于引力作用，水分子吸附在镜面上形成一层薄薄的水膜。这是形成露的阶段。当镜面温度继续下降时，水膜的厚度逐渐增加，这是形成露的第二阶段。在这一阶段内，自由表面对水分子的引力与水膜的表面张力之间的力量对比开始发生变化，后者的影响逐渐起支配

作用。此时冷却表面上的任何不稳定因素，例如镜面上的微小伤口等，都会使水膜缩聚成液滴。随着镜面温度的进一步下降，露滴开始出现，通过显微镜可以看到孤立生长而且分布不规则的露滴，然后露层以很快的速度在表面上扩散，此时可以认为液一气平衡开始，即达到露点。
表得到。在0℃以下，水汽达到饱和时，水在镜面上结冰，此时的温度又叫作。过去，人们习惯上不予区别，通称为。如果用目视观察露和霜的形成，可以看到，它们都是在镜面某一个固定的地方首先出现，然后很快地扩展到整个镜面。因此，对露(霜)点作出正确判断是中的难点之一。
式的控制之下，冷镜表面的温度将达到一种动态平衡的状态。我们判断此时的冷镜表面的温度就是待测气体的露点温度。通过紧贴在冷镜表

面的怕电阻传感器，与测温电路的配合，即可将冷镜表面的温度采集到中，在输出到上位机软件中，露点仪的使用者就可以直观的对待测气体的露点温度进行观察分析 
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