濕度傳感器系統(tǒng)畢業(yè)論文中英文資料外文翻譯-其他專業(yè)-資料下載頁
2025-01-19 03:42本頁面
【導(dǎo)讀】following(Fig.1).
【正文】 性和響應(yīng)時間 響應(yīng)特性的各種定義： ? 恒溫狀態(tài)下濕度傳感器的實際響應(yīng)特性： 1. 濕敏聚合體吸收或釋放濕氣達到濕度平衡狀態(tài)時的時間快慢。（固有的響應(yīng)時間） 2. 整個系統(tǒng)到達濕度平衡時所需要的時間快慢。（殼體效應(yīng)） ? 非恒溫狀態(tài)下濕度傳感器的熱響應(yīng)特性 3. 傳感器的熱質(zhì)量。 4. 與傳感器相關(guān)的系統(tǒng)熱質(zhì)量。（例如印刷線路板的結(jié)構(gòu)影響） 5. 傳感器周圍的直接熱源。（例如電子元器件發(fā)熱影響） 1 和 3 完全取決于傳感器自身特性。 1 主要取決于敏感聚合體的特性。 2 和 4 主要取決于整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。（殼體的形狀和尺寸設(shè)計以及輸出電路設(shè)計） 5 取決于電子元器件的發(fā)熱量。 8 以上幾點將在下面做詳細討論； 固有的響應(yīng)時間 1 電容式濕度傳感器的時間響應(yīng)特性看起來就和下面圖 1 所示一樣 圖 1 典型的和理想的電容式濕度傳感器響應(yīng)特性（示意圖） 由于在高濕階段其響應(yīng)特性表現(xiàn)的特別明顯，故選擇了濕度從 40%RH 到 100%RH 的等溫階躍來說明。所期望的傳感器的理想響應(yīng)特性用藍色虛線表示，而實際的響應(yīng)特性用 紅線表示，其近似公式為： RH t（ t） =(ES)*(1e )+S 這里，時間段 1 通常非常短（大約 130 分鐘）。相比之下時間段 2 是很長很長的，（數(shù)小時至數(shù)天），測量精度與響應(yīng)特性的關(guān)系在這張圖上看得更清晰了（ t 延續(xù)到濕度達到 100%RH 時為止）。 t4 時間所對應(yīng)的測量值是非常精準的。無論如何，得假定在整個 t4測試時間段內(nèi)濕度和溫度都要保持穩(wěn)定并且等候完成測試所需要的時間也很長。在實踐中這些不尋常的工作條件是很難實現(xiàn)的。實際的校準工作通常用以下兩種方法（參見圖 2）： 1. 以 t2 時間對應(yīng)的測量值作為校驗參考基準； 優(yōu)點 ： ? 到達終端值（例如 100%RH）所需要的測量時間明顯地縮短了，對應(yīng)于實際上的快速響應(yīng)傳感器。（參考圖 2） 缺點 ? 如果相類似的條件長時間不變，（例如雨季時在戶外測量）傳感器的測量值將超過校準參考點（ 100%RH）令人遺憾地達到 110%RH。 （參考圖 2） 9 2. 以 t4 時間（參考圖 1）對應(yīng)的測量值作為校驗參考基準； 優(yōu)點 ： ? 應(yīng)用于相類似的條件且長時間不變，（例如雨季時在戶外測量），可以得到精準的測量結(jié)果。（參考圖 2） 缺點 ? 對于像圖 1 那樣的濕度躍升，傳感器會很快在 t2 時間達到相應(yīng)的測量值。但是，要到達距其還有 3%RH 6%RH的終端測量值還需要很長的時間。（顯然其響應(yīng)時間更長，參考圖 2） 綜合以上兩種處理方法的優(yōu)點， Sensirion AG 采用 t3時間（參考圖 1）對應(yīng)的測量值作為校驗參考基準。 圖 2. 不同測量系統(tǒng)的響應(yīng)特性 響應(yīng)時間的殼體效應(yīng)（ 2） 在這里有兩種傳輸現(xiàn)象扮演重要的角色。 ? 對流：這是個很快的過程，空氣中被測量的濕氣是利用通風(fēng)的方法實現(xiàn)傳輸?shù)摹? ? 傳導(dǎo)：這是個很慢的由水分子的分子熱運動決定的過程，它出現(xiàn)在 “靜止的 ”空氣中（例如在殼體內(nèi)部），使 響應(yīng)時間變長。 要在濕度測量系統(tǒng)中獲得良好的響應(yīng)特性，必須增大殼體開孔以得到快速的對流，同時努力減小傳感器周圍 “靜止的 ”空間（即減小 “死區(qū) ”）。以下公式適用： 1?傳 感 器 周 圍 死 區(qū) 的 尺 寸 盡 可 能 小 （ 公 式 ）傳 感 器 周 圍 開 孔 的 尺 寸 10 熱影響（ 3）、（ 4）及（ 5） 由于濕度測量系統(tǒng)（傳感器 +殼體）總的熱質(zhì)量對其響應(yīng)特性有著重要的影響，所以設(shè)計時必須盡可能地減小其熱質(zhì)量。測量系統(tǒng)逐漸變熱，受溫度影響的的系統(tǒng)響應(yīng)時間就會增加；系統(tǒng)總熱質(zhì)量越大，其惰性也越大。為了防止附加的測量誤差，傳感器不要安裝在發(fā)熱的電子元器件附近。 4 . 總結(jié) —設(shè)計濕度測量系統(tǒng)時應(yīng)該考慮的問題 為了實現(xiàn)濕 度測量系統(tǒng)的無誤差運行，系統(tǒng)的響應(yīng)時間應(yīng)盡可能的短。以下幾點在選擇系統(tǒng)傳感器時應(yīng)當引起特別注意： ? 所選擇的濕度傳感元件應(yīng)該是： ● 幾何尺寸越小越好 ● 其熱質(zhì)量越小越好 ● 具有濕敏聚合體結(jié)構(gòu)；其在時間段 2 上的測量值波動極小 (參考圖 1)，在測試條件下能提供簡單的測試報告。 ● 能提供校準以對應(yīng)上述的各種需求，就像 Sensirion SHTXX 系列傳感器所能提供的那種校準。 ? 殼體設(shè)計 (參考公式 1)應(yīng)考慮： ● 傳感器周圍空氣流通口的尺寸要盡可能地大，或者直接將傳感器置于殼外 → 對流性最好封入套管內(nèi)時傳 感器周圍的 “死區(qū) ”要盡可能地小， → 傳導(dǎo)性最小 。 ? 傳感器應(yīng)盡可能地減少與其它元器件的熱連接，只有這樣整個系統(tǒng)的熱慣性才不至于對其響應(yīng)特性產(chǎn)生負面作用。（例如：印刷線路板被分隔成很小的一個體積來支撐傳感器。見圖 3） 圖 3 Sensorion SHT1X 系列傳感器帶有減少熱連接的縫隙的安裝設(shè)計舉例 ? 傳感器絕不要安裝在熱源附近。那樣會導(dǎo)致被測溫度比實際溫度高，而濕度則降低的結(jié)果 。 11 5. 設(shè)計指南 要實現(xiàn)一個操作簡捷的濕度測量系統(tǒng)，應(yīng)充分考慮到第 4 部分的所有重點。已經(jīng)過校準的瑞士 Sensrion SHT1X 系列 SMD 濕度傳感器是理想的選擇。為這個最佳傳感器組合的應(yīng)用， Sensrion AG 已經(jīng)開發(fā)了一個過濾帽附件，其盡最大可能地符合第 4 部分的要求并帶有防止污物進入的過濾膜。圖 4 顯示推薦的傳感器殼體與過濾帽 SF1 之間的裝配關(guān)系。 圖 4 SHT1X系列傳感器過濾防護帽 SF1 設(shè)計布置圖
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