温湿度感测原理
温湿度感测原理｜Humidity Sensor Measurement Principles
eyc-tech 温湿度感测技术解析
电容式湿度传感器原理｜Capacitive Humidity Sensor Technology
在电容式湿度传感器中， 感测组件通常包含一层聚合物感测材料， 当聚合物吸收空气中的水气时， 其介电常数 (dielectric constant)会发生变化， 进而导致电容值产生变化。
透过量测电容值的变化， 即可换算出环境中的相对湿度 (Relative Humidity, RH)， 因此电容式湿度传感器被广泛应用于 工业量测、环境监测与空调系统等领域。
常见的湿度量测方法
目前常见的湿度量测与校正方法包括：
- 干湿球法 (Psychrometric Method)
- 饱和盐液法 (Saturated Salt Method)
- 双温双压法 (Two-temperature / Two-pressure Method)
- 干湿分流法 (Humidity Mixing Method)
干湿球法 (Psychrometric Method)
在湿度计校正过程中， 需要将湿度计置于具有标准相对湿度值的环境中， 并将测量值与标准值进行比较， 建立校正曲线。
因此， 产生标准湿度环境的设备精度， 将直接影响湿度计的校正质量。
饱和盐液法 (Saturated Salt Method)
饱和盐液法是将化学盐类溶于密闭空间中的纯水， 并使溶液达到饱和结晶状态， 此时空气与饱和盐溶液之间会达到平衡， 并形成特定的相对湿度值。
不同种类的饱和盐会产生不同的相对湿度， 因此常被用于湿度传感器校正。 此方法成本低且操作简单， 因此被广泛应用于实验与研究。
双温双压法 (Two-Temperature / Two-Pressure Method)
双温度法：
将气体在第一温度 T1 下通过饱和水槽， 使气体达到 100% 饱和状态， 再将气体导入另一较高温度 T2 的空间。
由于温度升高， 相对湿度会降低， 透过调整 T1 与 T2， 即可产生不同的相对湿度环境。
双压力法：
将一定温度下的饱和气流 经膨胀阀进入另一相同温度空间， 气体膨胀后压力降低， 水蒸气分压下降， 因此可产生不同相对湿度。
美国国家标准局 NBS (National Bureau of Standards) 即采用此方法作为标准湿度产生器。
干湿分流法 (Humidity Mixing Method)
在固定温度环境中， 将两股不同湿度的气体混合：
- 一股为完全干燥气体
- 另一股为完全饱和气体
透过调整两股气体的流量比例， 即可产生不同的相对湿度值。
此方法能快速产生各种湿度环境， 但缺点是气流比例控制较为困难。
FAQ
湿度传感器是如何工作的？
湿度传感器通常透过材料吸收水气后 电性特性产生变化来量测湿度， 例如电容式湿度传感器会因介电常数变化而改变电容值。
什么是相对湿度 (Relative Humidity)？
相对湿度是空气中实际水蒸气含量 与该温度下饱和水蒸气含量的比例， 通常以百分比表示。
湿度传感器需要校正吗？
为了确保量测准确度， 湿度传感器需要定期校正， 特别是在高精度环境监测与工业应用中。