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保持性能长期一致对相对湿度传感器的重要性

[ 热门新闻 ] 2021-07-01 09:24:13
具有空腔的相对湿度(RH)传感器专门用于测量空气中存在的水蒸汽。存储环境中湿度过高会直接加剧腐烂程度,空气中的湿度会直接影响系统可靠性(腐蚀)或产品寿命,因此,相对湿度是一项重要的测量指标。

相对湿度传感器面临的难题之一是其暴露的感应元件会随着时间的推移而老化。持续暴露在潮湿空气和环境中的挥发性有机化合物,例如在传感器材料上沉积的苯或乙二醇,会导致传感器的精度偏离其规格。这需要停用系统以更换或校准传感器,从而增加总拥有成本。在本文中,我将讨论相对湿度传感器的精度和长期漂移,以及这些参数如何影响终端设备的性能和寿命。

长期漂移和精度是湿度传感器的一些重要规格。在当今的湿度传感器中,尤其是电容式传感器,通常具有2%3%的相对湿度精度和最大3%4%的相对湿度精度。这种精度就是所谓的传感器在投入现场实际使用之前的初始精度,并且不包括长期漂移。

电容式传感器的长期漂移通常约为每年0.25%0.5%相对湿度。尽管与电阻式传感器相比,这种漂移非常小(每年大概1%相对湿度),但10年内它仍可以达到5%的相对湿度漂移,并成为重要的误差源,影响家电或汽车等预期运行时间超过10年的设备。

1展示了精度和长期漂移在10年内达到8%相对湿度的过程。以冰箱为例,如果漂移导致错误的高湿度读数,压缩机将不必要地开启,导致运行效率降低,并缩短压缩机的寿命。

1:具有长期温漂的湿度传感器精度

在易腐食品、生命科学和医药产品储存和运输等冷链应用中,湿度精度也变得越来越重要。借助电池供电的无线跟踪器和数据记录器,传感器可以持续记录食品运输以及园艺和原材料粉末的温度和湿度信息。记录仪可预测产品寿命,因此需要高度可靠,且准确度可追溯到美国国家标准与技术研究院(NIST)测量标准,同时符合严格的国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)17025规定。

功耗是另一项重要规格;在由电池供电的应用(例如实时数据记录器和环境传感器)中,功耗可能意味着是使用更大、更昂贵的电池,还是使用有助于降低成本的更小电池。低功耗使由电池供电的应用运行时间更长,但随着时间的推移,精度变得更加重要;如果精度发生变化,则可能需要进行校准。 

TI设计的HDC3020相对湿度传感器可在降低功耗的同时延长系统寿命,其架构支持在整个电源电压范围内精确测量温度和湿度,其规格为:1.5%相对湿度典型值和2%相对湿度最大值,长期漂移每年小于0.21%相对湿度。这些参数有助于延长电器和其他类型系统的使用寿命,将10年后的长期误差从8%的相对湿度降至4%的相对湿度,降幅高达50%,如图1所示。

HDC3020具有集成的漂移校正技术,可以减少由自然老化、环境压力或与污染物相互作用引起的漂移。该技术的初步性能可以使用HDC3020 EVM进行评估。有关环境影响的更多信息,请阅读白皮书:《85°C/85%加速寿命测试对聚合物型相对湿度传感器的影响》。

HDC3020还集成了具有超低功耗的高精度0.1°C(典型值)和0.4°C(最大值)温度传感器。湿度和温度都是NIST可追溯的,经测试符合ISO 9001:2015程序、NISTISOIEC 17025等标准。可拆卸胶带和IP67永久滤波器盖板选项允许对印刷电路板进行冲洗和保形涂敷,并分别在恶劣条件下起到防尘和防水的作用。

结语

选择湿度传感器时,您不仅要考虑精度,还要考虑长期漂移和环境因素,因为湿度传感器上裸露的空腔会加速传感器老化。针对温度和湿度的NIST可追溯性是确保首次发布的系统提供出色精度的好方法,但它没有考虑其他方面,例如传感器老化或沾污引起的漂移。有必要通过超小的长期漂移和漂移校正,保持传感器在寿命内具有出色精度,无需重新校准。选择高度可靠的传感器会直接实现性能更高、更可靠的产品。