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保持性能長期一致對相對濕度傳感器的重要性

發(fā)布時間:2021-07-07 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】具有空腔的相對濕度(RH)傳感器專門用于測量空氣中存在的水蒸汽。存儲環(huán)境中濕度過高會直接加劇腐爛程度,空氣中的濕度會直接影響系統(tǒng)可靠性(腐蝕)或產(chǎn)品壽命,因此,相對濕度是一項重要的測量指標。
 
相對濕度傳感器面臨的難題之一是其暴露的感應(yīng)元件會隨著時間的推移而老化。持續(xù)暴露在潮濕空氣和環(huán)境中的揮發(fā)性有機化合物,例如在傳感器材料上沉積的苯或乙二醇,會導(dǎo)致傳感器的精度偏離其規(guī)格。這需要停用系統(tǒng)以更換或校準傳感器,從而增加總擁有成本。在本文中,我將討論相對濕度傳感器的精度和長期漂移,以及這些參數(shù)如何影響終端設(shè)備的性能和壽命。
 
長期漂移和精度是濕度傳感器的一些重要規(guī)格。在當(dāng)今的濕度傳感器中,尤其是電容式傳感器,通常具有2%到3%的相對濕度精度和最大3%到4%的相對濕度精度。這種精度就是所謂的傳感器在投入現(xiàn)場實際使用之前的初始精度,并且不包括長期漂移。
 
電容式傳感器的長期漂移通常約為每年0.25%至0.5%相對濕度。盡管與電阻式傳感器相比,這種漂移非常小(每年大概1%相對濕度),但10年內(nèi)它仍可以達到5%的相對濕度漂移,并成為重要的誤差源,影響家電或汽車等預(yù)期運行時間超過10年的設(shè)備。
 
圖1展示了精度和長期漂移在10年內(nèi)達到8%相對濕度的過程。以冰箱為例,如果漂移導(dǎo)致錯誤的高濕度讀數(shù),壓縮機將不必要地開啟,導(dǎo)致運行效率降低,并縮短壓縮機的壽命。
 
保持性能長期一致對相對濕度傳感器的重要性
圖1:具有長期溫漂的濕度傳感器精度
 
在易腐食品、生命科學(xué)和醫(yī)藥產(chǎn)品儲存和運輸?shù)壤滏湋?yīng)用中,濕度精度也變得越來越重要。借助電池供電的無線跟蹤器和數(shù)據(jù)記錄器,傳感器可以持續(xù)記錄食品運輸以及園藝和原材料粉末的溫度和濕度信息。記錄儀可預(yù)測產(chǎn)品壽命,因此需要高度可靠,且準確度可追溯到美國國家標準與技術(shù)研究院(NIST)測量標準,同時符合嚴格的國際標準化組織(ISO)和國際電工委員會(IEC)17025規(guī)定。
 
功耗是另一項重要規(guī)格;在由電池供電的應(yīng)用(例如實時數(shù)據(jù)記錄器和環(huán)境傳感器)中,功耗可能意味著是使用更大、更昂貴的電池,還是使用有助于降低成本的更小電池。低功耗使由電池供電的應(yīng)用運行時間更長,但隨著時間的推移,精度變得更加重要;如果精度發(fā)生變化,則可能需要進行校準。 
 
TI設(shè)計的HDC3020相對濕度傳感器可在降低功耗的同時延長系統(tǒng)壽命,其架構(gòu)支持在整個電源電壓范圍內(nèi)精確測量溫度和濕度,其規(guī)格為:1.5%相對濕度典型值和2%相對濕度最大值,長期漂移每年小于0.21%相對濕度。這些參數(shù)有助于延長電器和其他類型系統(tǒng)的使用壽命,將10年后的長期誤差從8%的相對濕度降至4%的相對濕度,降幅高達50%,如圖1所示。
 
HDC3020具有集成的漂移校正技術(shù),可以減少由自然老化、環(huán)境壓力或與污染物相互作用引起的漂移。該技術(shù)的初步性能可以使用HDC3020 EVM進行評估。有關(guān)環(huán)境影響的更多信息,請閱讀白皮書:《85°C/85%加速壽命測試對聚合物型相對濕度傳感器的影響》。
 
HDC3020還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)溫度傳感器。濕度和溫度都是NIST可追溯的,經(jīng)測試符合ISO 9001:2015程序、NIST、ISO和IEC 17025等標準。可拆卸膠帶和IP67永久濾波器蓋板選項允許對印刷電路板進行沖洗和保形涂敷,并分別在惡劣條件下起到防塵和防水的作用。
 
結(jié)語
 
選擇濕度傳感器時,您不僅要考慮精度,還要考慮長期漂移和環(huán)境因素,因為濕度傳感器上裸露的空腔會加速傳感器老化。針對溫度和濕度的NIST可追溯性是確保首次發(fā)布的系統(tǒng)提供出色精度的好方法,但它沒有考慮其他方面,例如傳感器老化或沾污引起的漂移。有必要通過超小的長期漂移和漂移校正,保持傳感器在壽命內(nèi)具有出色精度,無需重新校準。選擇高度可靠的傳感器會直接實現(xiàn)性能更高、更可靠的產(chǎn)品。
 
 
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