教程:电容式湿度传感器

在许多制造过程中，空气中的水分含量会影响生产或产品质量的关键方面。测量湿度可能很棘手，但电容式传感器具有高度的精度和可靠性。

湿度是一个广义的术语，需要具体说明。在大多数情况下，它意味着相对湿度(RH)，读数为百分比。所以50%相对湿度意味着样品中的空气在这个温度下保持最大水汽量的50%。如果空气样本被加热，即使水蒸气的量没有改变，相对湿度读数也会下降。绝对湿度是给定体积空气中水蒸气的总量，所以通常用克每立方米来表示，与温度无关。露点是空气达到饱和，水蒸气开始凝结的温度，用华氏度或摄氏度表示。

传统上，测量湿度的方法是使用湿球/干球温度计，拉伸丝绸或头发，或冷冻镜来找到露点。这些技术仍然存在，但在很大程度上已被更精确、更简单的技术所取代，包括电容式、电阻式和导热式。近年来，电容式传感器已经出现，为测量RH提供了精度，可靠性，稳定性和成本的绝佳组合。这在很大程度上要归功于精密半导体制造技术的重大进步。

电容式传感器通过观察导电电极之间电容的变化来测量RH。传感器的介电常数随湿度水平的变化而变化，这种变化是可以测量的。当环境温度也可用时，可以计算其他类型的湿度读数。

当评估一个简单的传感器或集成湿度装置时，考虑制造商或型号不同的这些点。这些都是概括性的，所以具体细节请咨询供应商:

精度-电容式传感器通常可以读取
湿度范围—RH为百分比，故不能小于0%，也不能大于100%。有些传感器可以完全覆盖，而其他传感器可能会在极端情况下丢失一两个点。
温度范围-典型的高温为180-200°C，低温度可达-40°C。
露点单元通常可以覆盖-40-100°C的范围。
迟滞-看到大幅度波动的单位应该能够在1-2%内返回。

您的流程需求将决定您的单元的复杂程度及其相关成本。您还应该同时检查其他操作问题:

耐用性和稳定性-任何装置都可以在清洁空气中表现良好，但烟雾，化学蒸汽和其他污染物会降低性能。温度或湿度的大幅度波动也会产生持久的影响。设计在特定条件下的承受能力各不相同，因此值得与您的供应商一起探索。
平行温度测量-一些设备还包括温度测量，如果你需要它，它可以非常方便。
传感器更换或校准-大多数设计允许传感器元件本身被移除清洗，校准或更换。有些比其他更容易。
相应的温度测量-虽然湿度传感器可能非常精确，但如果它与不太精确的温度装置相结合，露点，绝对湿度或测井值的计算将不会比低级仪器更好。

湿度传感器可从各种供应商。配置包括裸传感器、手持传感器、壁挂式传感器和远程传感器。

供应商包括:
E + E Elektronik
通用电气传感
霍尼韦尔
摩尔的行业
Rotronic
服务
Vaisala

你也可以在网上搜索控制工程供应商搜索。

——peter Welander，过程工业编辑，PWelander@cfemedia.com，
过程仪表与传感器月刊
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