科普｜關(guān)于溫濕度，你了解多少？溫濕度傳感器有啥應(yīng)用呢？

　　溫濕度和人的生活息息相關(guān)，對(duì)溫濕度的關(guān)注催生了溫濕度傳感器的誕生。 溫濕度傳感器是指能將溫度量和濕度量轉(zhuǎn)換成容易被測(cè)量處理的電信號(hào)的設(shè)備或裝置。 市場(chǎng)上的溫濕度傳感器一般是測(cè)量溫度量和相對(duì)濕度量。

　　關(guān)于溫濕度的幾個(gè)概念解釋：

　　溫度：度量物體冷熱的物理量，是國(guó)際單位制中7個(gè)基本物理量之一。在生產(chǎn)和科學(xué)研究中，許多物理現(xiàn)象和化學(xué)過(guò)程都是在一定的溫度下進(jìn)行的，人們的生活也和它密切相關(guān)。

　　濕度：濕度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系,但用數(shù)量來(lái)進(jìn)行表示較為困難。

　　日常生活中最常用的表示濕度的物理量是空氣的相對(duì)濕度。用%RH表示。在物理量的導(dǎo)出上相對(duì)濕度與溫度有著密切的關(guān)系。一定體積的密閉氣體，其溫度越高相對(duì)濕度越低，溫度越低，其相對(duì)濕度越高。其中涉及到復(fù)雜的熱力工程學(xué)知識(shí)。

　　有關(guān)濕度的一些定義：

　　相對(duì)濕度：在計(jì)量法中規(guī)定，濕度定義為“物象狀態(tài)的量”。日常生活中所指的濕度為相對(duì)濕度，用RH%表示?？傊?，即氣體中(通常為空氣中)所含水蒸氣量(水蒸氣壓)與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量(飽和水蒸汽壓)的百分比。

　　絕對(duì)濕度：指單位容積的空氣里實(shí)際所含的水汽量，一般以克為單位。溫度對(duì)絕對(duì)濕度有著直接影響，一般情況下，溫度越高，水蒸氣發(fā)得越多，絕對(duì)濕度就越大;相反，絕對(duì)濕度就小。

　　飽和濕度：在一定溫度下，單位容積，空氣中所能容納的水汽量的最大限度。如果超過(guò)這個(gè)限度，多余的水蒸氣就會(huì)凝結(jié)，變成水滴，此時(shí)的空氣濕度變稱為飽和濕度。空氣的飽和濕度不是固定不變的，它隨著溫度的變化而變化。溫度越高，單位容積空氣中能容納的水蒸氣就越多，飽和濕度就越大。

　　露點(diǎn)：指含有一定量水蒸氣(絕對(duì)濕度)的空氣，當(dāng)溫度下降到一定程度時(shí)所含的水蒸氣就會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)(飽和濕度)并開(kāi)始液化成水，這種現(xiàn)象叫做凝露。水蒸氣開(kāi)始液化成水時(shí)的溫度叫做“露點(diǎn)溫度”簡(jiǎn)稱“露點(diǎn)”。如果溫度繼續(xù)下降到露點(diǎn)以下，空氣中超飽和的水蒸氣就會(huì)在物體表面上凝結(jié)成水滴。此外，風(fēng)與空氣中的溫濕度有密切關(guān)系，也是影響空氣溫濕度變化的重要因素之一。

　　測(cè)量方法

　　濕度測(cè)量傳感器常見(jiàn)的幾個(gè)測(cè)量方法

　　濕度測(cè)量技術(shù)來(lái)由已久。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，近代測(cè)量技術(shù)也有了飛速的發(fā)展。濕度測(cè)量從原理上劃分二、三十種之多。對(duì)濕度的表示方法有絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)、濕氣與干氣的比值(重量或體積)等等。但濕度測(cè)量始終是世界計(jì)量領(lǐng)域中著名的難題之一。一個(gè)看似簡(jiǎn)單的量值，深究起來(lái)，涉及相當(dāng)復(fù)雜的物理—化學(xué)理論分析和計(jì)算，初涉者可能會(huì)忽略在濕度測(cè)量中必須注意的許多因素，因而影響的合理使用。

　　常見(jiàn)的濕度測(cè)量方法有：動(dòng)態(tài)法(雙壓法、雙溫法、分流法)，靜態(tài)法(飽和鹽法、硫酸法)，露點(diǎn)法，干濕球法和形形色色的電子式傳感器法。

　　這里雙壓法、雙溫法是基于熱力學(xué)P、V、T平衡原理，平衡時(shí)間較長(zhǎng)，分流法是基于絕對(duì)濕氣和絕對(duì)干空氣的精確混合。由于采用了現(xiàn)代測(cè)控手段，這些設(shè)備可以做得相當(dāng)精密，卻因設(shè)備復(fù)雜，昂貴，運(yùn)作費(fèi)時(shí)費(fèi)工，主要作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量之用，其測(cè)量精度可達(dá)±2%RH -±1.5%RH。

　　靜態(tài)法中的飽和鹽法，是濕度測(cè)量中最常見(jiàn)的方法，簡(jiǎn)單易行。但飽和鹽法對(duì)液、氣兩相的平衡要求很嚴(yán)，對(duì)環(huán)境溫度的穩(wěn)定要求較高。用起來(lái)要求等很長(zhǎng)時(shí)間去平衡，低濕點(diǎn)要求更長(zhǎng)。特別在室內(nèi)濕度和瓶?jī)?nèi)濕度差值較大時(shí)，每次開(kāi)啟都需要平衡6~8小時(shí)。

　　露點(diǎn)法是測(cè)量濕空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度，是熱力學(xué)的直接結(jié)果，準(zhǔn)確度高，測(cè)量范圍寬。計(jì)量用得精密露點(diǎn)儀準(zhǔn)確度可達(dá)±0.2℃甚至更高。但用現(xiàn)代光—電原理的冷鏡式露點(diǎn)儀價(jià)格昂貴，常和標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器配套使用。

　　干濕球法，這是18世紀(jì)就發(fā)明的測(cè)濕方法。歷史悠久，使用最普遍。干濕球法是一種間接方法，它用干濕球方程換算出濕度值，而此方程是有條件的：即在濕球附近的風(fēng)速必須達(dá)到2.5m/s以上。普通用的干濕球溫度計(jì)將此條件簡(jiǎn)化了，所以其準(zhǔn)確度只有5~7%RH,明顯低于電子濕度傳感器。顯然干濕球也不屬于靜態(tài)法，不要簡(jiǎn)單地認(rèn)為只要提高兩支溫度計(jì)的測(cè)量精度就等于提高了濕度計(jì)的測(cè)量精度。

　　本文想強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：第一，由于濕度是溫度的函數(shù)，溫度的變化決定性地影響著濕度的測(cè)量結(jié)果。無(wú)論那種方法，精確地測(cè)量和控制溫度是第一位的。須知即使是一個(gè)隔熱良好的恒溫恒濕箱，其工作室內(nèi)的溫度也存在一定的梯度。所以此空間內(nèi)的濕度也難以完全均勻一致。

　　第二，由于原理和方法差異較大，各種測(cè)量方法之間難以直接校準(zhǔn)和認(rèn)定，大多只能用間接辦法比對(duì)。所以在兩種測(cè)濕方法之間相互校對(duì)全濕程(相對(duì)濕度0~100%RH)的測(cè)量結(jié)果，或者要在所有溫度范圍內(nèi)校準(zhǔn)各點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果，是十分困難的事。例如通風(fēng)干濕球濕度計(jì)要求有規(guī)定風(fēng)速的流動(dòng)空氣，而飽和鹽法則要求嚴(yán)格密封，兩者無(wú)法比對(duì)。最好的辦法還是按國(guó)家對(duì)濕度計(jì)量器具檢定系統(tǒng)(標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定的傳遞方式和檢定規(guī)程去逐級(jí)認(rèn)定。

　　溫濕度產(chǎn)品在現(xiàn)代被廣泛使用。機(jī)房、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)、冷鏈運(yùn)輸、酒窖等都離不開(kāi)溫濕度管理，尤其是在溫濕度變化的實(shí)時(shí)記錄方面。溫濕度傳感器可以根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)科學(xué)有效地分析、在不同領(lǐng)域的管理。

　　隨著傳感器技術(shù)的成熟和社會(huì)的發(fā)展，信息技術(shù)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)對(duì)智能化水平的需求也越來(lái)越大。為了提高這些行業(yè)的智能化程度，工業(yè)級(jí)溫濕度傳感器在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，工業(yè)溫濕度傳感器在各個(gè)行業(yè)的使用規(guī)模也越來(lái)越大。