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優勢供應SENSORIKA變送器ACCA 23-724003

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江蘇邱成機電有限公司
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薄膜電容式
圖1
電容式水蒸氣傳感器是泛的商業化，在今天的市場中，主要是用于針對衡量對象的相對濕度。其核心元件是薄膜電容式濕度傳感器。薄膜電容式濕度傳感器通常是采用聚胺鹽或者是聚合物的薄膜，沉積在兩個導電電極上構成電容。在薄膜層吸收空氣中的水分子，亦或者失去水分子后，兩個電極之間的介電常數會發生改變。如今，還有另一種技術是使用耐高溫的，能夠讓薄膜電容式露點傳感器在的情況下進行連續測量，有一定的穩定性。
（1）傳感器一般采用玻璃原料作為底座，主要作用起到支撐傳感器其余部分的作用。穩定的結構式傳感器正常工作的基礎。
（2）在兩個電極之中，底部電極由導電材料做成。
（3）薄膜層，是整個傳感器的核心，其厚度一般為。薄膜吸收水分子的數量與周圍大氣環境的相對濕度存在密切的聯系。

圖2
（4）在兩個電極之中，頂部電極也是由導電性材料做成，對于整個傳感器的性能同樣起著重要作用。為了得到快速響應，必須有較高的水的滲透性。因此，頂部聚合物電容是一種多孔性的結構，實際上充當一個微型濾網的功能，用以防止污染物，濾除灰塵和污拒。同時，確保水分子的快速滲透，保證傳感器的效率。
如圖1所示，電容式露點儀主要的傳感器模塊結構。圖中為底部平行板電容的結構示意，其中在A與B是電極層，采用叉指式結構設計。
圖2中為頂部薄膜電容，依賴于其上的多孔結構，在使用時可以充當濾網的功能，濾除可能沾染的各種灰塵污拒等。

薄膜電容式露點傳感器其優點是測量響應速度快，線性好，溫度測定范圍廣，穩定性與重復性較好，遲滯較低，溫度系數較低，材料成本低。缺點在于其長期工作時，需要做定期校準，對于某些污染物較敏感，不可以在腐燭性的環境下工作；存在一定的溫度依賴性。
電阻式
與電容式露點儀相比，將傳感器部分以替代，其敏感材料是以季銨鹽的聚合物溶液作基體，將這種功能基與樹脂聚合物進行反應，可以產生具有立體三維的，具有較好的穩定性。其基本原理為，相對濕度的變化可以導致陰極與陽極之間的電阻發生變化，通過測量電阻傳感器的導電率變化，來確定相對濕度和露點溫度。
電阻式露點儀優點在于溫度系數較小，功耗低，成本低。其缺點是在長期使用中，需要進行定期校準與維護，不適用于某些污染物存在的環境，對污染物較為敏感。如果在較寬的溫度范圍內使用，由于比響應速度慢，需要進行有效的溫度補償控制，否則傳感器將難以正常工作。因此，這類傳感器的應用受到較多的限制，在氣象領域尚未見到使用電阻式露點儀進行觀測的公開報道。
冷鏡式
是一種基于光學技術測定露點溫度儀器。它被稱為是最準確、

靠的測定露點溫度的方法。如今冷鏡式露點儀測得的露點溫度，一般作為測量校準的參考。在較為理想的測量環境下，冷鏡式露點儀的測量精度可達到±0.1。C。
圖3
現今的冷鏡式露點儀工作原理都頗為相似，主要依賴于光電傳感器與溫度傳感器的互相配合，其工作原理如圖3所示，在光電檢測露點的裝置中，待測氣體在進入露點檢測位置之后，當冷鏡的溫度高于此時氣體的露點溫度時，此時鏡面將處于干燥狀態，與此同時，光電傳感器中檢露裝置發射出來的光源在冷鏡面上幾乎*反射。在此之后，由光電傳感器感應接收到相應的信號，并同時反饋輸出光電信號，在經過處理器的分析，輸出給驅動電路，然后控制制冷器進入工作狀態，對鏡面進行降溫制冷。冷鏡表面的溫度在制冷器的制冷作用會持續下降，當冷鏡表面溫度降低至待測氣體露點溫度時，冷鏡表面上開始逐漸結露。此時之前的入射光

源照射在冷鏡表面上，就會出現漫反射的現象，因此接收到的反射信號隨之減少。出現這種變化后，控制系統即時將制冷器切換為較大功率的制冷模式，在這種制冷模
露點濕度計是通過測量而測定空氣的儀器。普通露點濕度計一般是由光學鏡面、和電源等組成。當空氣連續通過光學鏡面時，用人工制冷方法使鏡面溫度降低，于是空氣中的水氣在鏡面上凝結。剛發生凝結時，由鏡面反射的光強急劇減弱，測量此瞬間凝結面的溫度(即露點)便可推算出相應的濕度。此種形式的露點濕度計常在0℃以上時使用。 [1] 
發展過程編輯
20世紀科學技術的發展為全面革新露點技術奠定了基礎。在Regnault露點儀的基礎上，人們對制冷方法、鏡面溫度的測量、露的檢測技術和冷鏡材料等進行了不斷的改進，并對露層的結構、機理及光電性質進行了初步探討，把露點濕度計的性能

和提高到一個新的水平。到20世紀50年代末期，采用熱電制冷、自動跟蹤和測量露點的全自動光電露點儀開始發展起來，其后又出現了檢測露層的其他手段，80年代聲表面波(SAW)露點儀問世。露點儀的發展過程主要集中在下面四個問題上。
①制冷方法，即結露表面(鏡面)的降溫方法。
②露點的測量方法。
③露的檢測方法和鏡面溫度的控制技術。
④鏡面材料的選擇。 [2] 
工作原理編輯
露點濕度計的原理可以通過一個簡單的實驗來說明。若將一個光潔的金屬表面放到相對濕度低于100%的空氣中并使之冷卻，當溫度降到某一數值時，靠近該表面的相對濕度達到100%，這時將有露在表面上形成。因為在這個溫度下空氣中的水汽達到了，冷金屬表面附著的水膜和空氣中的水汽處于，也就是說，在單位時間內離開和返回到表面上的水分子數相同，這就是Regnault原理。該原理可以敘述為：當一定體積的濕空氣在恒定的總壓力下被均勻降溫時，在冷卻過程中，氣體和水汽兩者的分壓力保持不變，直到空氣中的水汽達到飽和狀態，該狀態的溫度叫作。如果空氣的溫度是Ta，露生成的溫度為Td，則濕空氣的（U）可以通過下式算出：
U=（在露點Td時的飽和水汽分壓）/（在原來溫度Ta的飽和水汽分壓）×100%
在式中，的數值可以通過查
①光電冷凝式露點計
被測濕空氣進入露點測量室時掠過冷鏡面，當鏡面溫度高于濕氣的露點溫度時，鏡面呈干燥狀態，此時光電檢露裝置中光源發出的光照

在鏡面上，幾乎*發射，由光電傳感器感應到并輸出光電信號，經控制回路比較、放大、驅動熱電泵，對鏡面制冷。當鏡面溫度降至濕氣露點溫度時，鏡面上開始結露(霜)，光照在鏡面上出現漫反射，光電傳感器感應到的反射信號隨之減弱，此變化經控制回路比較、放大后調節熱電泵激勵，使其制冷功率適當減小，最后，鏡面溫度保持在樣氣露點溫度上。鏡面溫度由一緊貼在冷鏡面下方的鉑電阻溫度傳感器感應，并顯示在顯示窗上。
圖1
圖1
光電冷凝式露點計的工作原理如圖1所示，被測樣氣由樣氣進口1進入測量室，由樣氣出口2逸出。當氣體經過鏡面7時，鏡面被熱交換半導體制冷器8冷卻至露點。鏡面由光源4照明，并通過光敏橋3來檢測。當露滴在鏡面形成時，光反射的變化可通過直接光檢測器6的降低來確定。不同露點的光散射由散射檢測器5產生影響，使橋路趨于平衡，對放大器減少輸入信號，并成比例地控制晶閘管整流器12供給熱交換半導體制冷器的功率。脈沖電路11為控制電路。這樣連續使鏡面保持在恒定露點的溫度。露點溫度由測溫元件9來測量。
在測量過程中，隨著溫度的降低，被測氣體中的水汽接近飽和狀態，由于引力作用，水分子吸附在鏡面上形成一層薄薄的水膜。這是形成露的階段。當鏡面溫度繼續下降時，水膜的厚度逐漸增加，這是形成露的第二階段。在這一階段內，自由表面對水分子的引力與水膜的表面張力之間的力量對比開始發生變化，后者的影響逐漸起支配

作用。此時冷卻表面上的任何不穩定因素，例如鏡面上的微小傷口等，都會使水膜縮聚成液滴。隨著鏡面溫度的進一步下降，露滴開始出現，通過顯微鏡可以看到孤立生長而且分布不規則的露滴，然后露層以很快的速度在表面上擴散，此時可以認為液一氣平衡開始，即達到露點。
表得到。在0℃以下，水汽達到飽和時，水在鏡面上結冰，此時的溫度又叫作。過去，人們習慣上不予區別，通稱為。如果用目視觀察露和霜的形成，可以看到，它們都是在鏡面某一個固定的地方首先出現，然后很快地擴展到整個鏡面。因此，對露(霜)點作出正確判斷是中的難點之一。
式的控制之下，冷鏡表面的溫度將達到一種動態平衡的狀態。我們判斷此時的冷鏡表面的溫度就是待測氣體的露點溫度。通過緊貼在冷鏡表

面的怕電阻傳感器，與測溫電路的配合，即可將冷鏡表面的溫度采集到中，在輸出到上位機軟件中，露點儀的使用者就可以直觀的對待測氣體的露點溫度進行觀察分析 
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