溫濕度傳感器 溫濕度傳感器

數(shù)字信號溫濕度傳感器主要分為單總線和IIC兩種程序

溫度：度量物體冷熱的物理量，是國際單位制中7個基本物理量之一。在生產(chǎn)和科學(xué)研究中，許多物理現(xiàn)象和化學(xué)過程都是在一定的溫度下進(jìn)行的，人們的生活也和他密切相關(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濕度。用%RH表示。在物理量的導(dǎo)出上相對濕度與溫度有著密切的關(guān)系。一定體積的密閉氣體，其溫度越高相對濕度越低，溫度越低，其相對濕度越高。其中涉及到復(fù)雜的熱力工程學(xué)知識。

有關(guān)濕度的一些定義：

相對濕度：在計量法中規(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濕度，用RH%表示。總之，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。

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

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。如果超過這個限度，多余的水蒸氣就會凝結(jié)，變成水滴，此時的空氣濕度變稱為飽和濕度?？諝獾娘柡蜐穸炔皇枪潭ú蛔兊?，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：指含有一定量水蒸氣(絕對濕度)的空氣，當(dāng)溫度下降到一定程度時所含的水蒸氣就會達(dá)到飽和狀態(tài)(飽和濕度)并開始液化成水，這種現(xiàn)象叫做凝露。水蒸氣開始液化成水時的溫度叫做“露點溫度”簡稱“露點”。如果溫度繼續(xù)下降到露點以下，空氣中超飽和的水蒸氣就會在物體表面上凝結(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。

溫濕度傳感器測量方法

濕敏電阻 濕度測量傳感器常見的幾個測量方法

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

常見的濕度測量方法有：動態(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，平衡時間較長，分流法是基于絕對濕氣和絕對干空氣的精確混合。由于采用了現(xiàn)代測控手段，這些設(shè)備可以做得相當(dāng)精密，卻因設(shè)備復(fù)雜，昂貴，運作費時費工，主要作為標(biāo)準(zhǔn)計量之用，其測量精度可達(dá)±2%RH -±1.5%RH。

靜態(tài)法中的飽和鹽法，是濕度測量中最常見的方法，簡單易行。但飽和鹽法對液、氣兩相的平衡要求很嚴(yán)，對環(huán)境溫度的穩(wěn)定要求較高。用起來要求等很長時間去平衡，低濕點要求更長。特別在室內(nèi)濕度和瓶內(nèi)濕度差值較大時，每次開啟都需要平衡6~8小時。

露點法是測量濕空氣達(dá)到飽和時的溫度，是熱力學(xué)的直接結(jié)果，準(zhǔn)確度高，測量范圍寬。計量用的精密露點儀準(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儀價格昂貴，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)速必需達(dá)到2.5m/s以上。普通用的干濕球溫度計將此條件簡化了，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，不要簡單地認(rèn)為只要提高兩支溫度計的測量精度就等于提高了濕度計的測量精度。

本文想強調(diào)兩點：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量結(jié)果。無論那種方法，精確地測量和控制溫度是第一位的。須知即使是一個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。所以在兩種測濕方法之間相互校對全濕程(相對濕度0~100%RH)的測量結(jié)果，或者要在所有溫度范圍內(nèi)校準(zhǔn)各點的測量結(jié)果，是十分困難的事。例如通風(fēng)干濕球濕度計要求有規(guī)定風(fēng)速的流動空氣，而飽和鹽法則要求嚴(yán)格密封，兩者無法比對。最好的辦法還是按國家對濕度計量器具檢定系統(tǒng)(標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定的傳遞方式和檢定規(guī)程去逐級認(rèn)定。

溫濕度傳感器行業(yè)需求

食品行業(yè)：溫濕度對于食品儲存來說至關(guān)重要，溫濕度的變化會帶來食物變質(zhì)，引發(fā)食品安全問題溫濕度的監(jiān)控有利于相關(guān)人員進(jìn)行及時的控制。

檔案管理：紙制品對于溫濕度極為敏感，不當(dāng)?shù)谋４鏁?yán)重降低檔案保存年限，有了溫濕度變送器配上排風(fēng)機，除濕器，加熱器，即可保持穩(wěn)定的溫度，避免蟲害，潮濕等問題。

溫室大棚：植物的生長對于溫濕度要求極為嚴(yán)格，不當(dāng)?shù)臏貪穸认?，植物會停止生長、甚至死亡利用溫濕度傳感器，配合氣體傳感器，光照傳感器等可組成一個數(shù)字化大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，控制農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的相關(guān)參數(shù)，從而使大棚的效率達(dá)到極致。

動物養(yǎng)殖：各種動物在不同的溫度下會表現(xiàn)出不同的生長狀態(tài)，高質(zhì)高產(chǎn)的目標(biāo)要依靠適宜的環(huán)境來保障。

藥品儲存：根據(jù)國家相關(guān)要求，藥品保存必須按照相應(yīng)的溫濕度進(jìn)行控制。根據(jù)最新的GMP認(rèn)證，對于一般的藥品的溫度存儲范圍為0-30℃。

煙草行業(yè)：煙草原料在發(fā)酵過程中需要控制好溫濕度，在現(xiàn)場環(huán)境方便的情況下可利用無線溫濕度傳感器監(jiān)控溫濕度，在環(huán)境復(fù)雜的現(xiàn)場內(nèi)，可利用RS-485等數(shù)字量傳輸?shù)臏貪穸葌鞲衅鬟M(jìn)行檢測控制煙包的溫濕度，避免發(fā)生蟲害，如果操作不當(dāng)，則會造成原料的大量損失。

工控行業(yè)：主要用于暖通空調(diào)、機房監(jiān)控等。樓宇中的環(huán)境控制通常是溫度控制，對于用控制濕度達(dá)到最佳舒適環(huán)境的關(guān)注日益增多。

溫濕度傳感器其它

風(fēng)道管溫濕度傳感器

風(fēng)道管溫濕度傳感器一般采用原裝進(jìn)口的溫濕度傳感模塊，通過高性能單片機的信號處理,可以輸出各種模擬信號。具有廣泛的應(yīng)用，甚至超過一般壁掛式溫濕度傳感器。

風(fēng)道管溫濕度傳感器采用靈活的管道式安裝，使用方便，輸出標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，直接應(yīng)用于各種控制機構(gòu)和控制系統(tǒng)。整機性能更優(yōu)越，長期穩(wěn)定性更出色。這種溫濕度傳感器一般溫度范圍是-40-120℃ ，而濕度范圍為0~100%RH。風(fēng)道管溫濕度傳感器輸出信號具有多樣性，一般有4-20mA，0-5V，0-10V等常見模擬信號，有的還帶有485數(shù)字信號輸出，如果客戶需要還可以佩戴顯示功能，這也是這種傳感器使用范圍很廣的一種原因。

風(fēng)道管溫濕度傳感器廣泛應(yīng)用于樓宇自動化、氣候與暖通信號采集、博物館和賓館的氣候站、大棚溫室以及醫(yī)藥行業(yè)等。這種傳感器產(chǎn)品一般質(zhì)保一年，使用一定年限后，產(chǎn)品測量精度會產(chǎn)生一定的漂移，為了保證測量精度，建議在產(chǎn)品使用1~2年后客戶需對進(jìn)行產(chǎn)品進(jìn)行精度校正或者返廠精度校正。

溫濕度傳感器注意事項

選擇的注意事項

①選擇測量范圍

和測量重量、溫度一樣，選擇濕度傳感器首先要確定測量范圍。除了氣象、科研部門外，搞溫、濕度測控的一般不需要全濕程(0-100%RH)測量。

②選擇測量精度

測量精度是濕度傳感器最重要的指標(biāo)，每提高—個百分點，對濕度傳感器來說就是上一個臺階，甚至是上一個檔次。因為要達(dá)到不同的精度，其制造成本相差很大，售價也相差甚遠(yuǎn)。所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。如在不同溫度下使用濕度傳感器，其示值還要考慮溫度漂移的影響。眾所周知，相對濕度是溫度的函數(shù)，溫度嚴(yán)重地影響著指定空間內(nèi)的相對濕度。溫度每變化0.1℃。將產(chǎn)生0.5%RH的濕度變化(誤差)。使用場合如果難以做到恒溫，則提出過高的測濕精度是不合適的。多數(shù)情況下，如果沒有精確的控溫手段，或者被測空間是非密封的，±5%RH的精度就足夠了。對于要求精確控制恒溫、恒濕的局部空間，或者需要隨時跟蹤記錄濕度變化的場合，再選用±3%RH以上精度的濕度傳感器。而精度高于±2%RH的要求恐怕連校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器也難以做到，更何況傳感器自身了。相對濕度測量儀表，即使在20—25℃下，要達(dá)到2%RH的準(zhǔn)確度仍是很困難的。通常產(chǎn)品資料中給出的特性是在常溫(20℃±10℃)和潔凈的氣體中測量的。

③考慮時漂和溫漂

在實際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時間一長，電子式濕度傳器會產(chǎn)生老化，精度下降，電子式濕度傳感器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情況下，生產(chǎn)廠商會標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時間為1年或2年，到期需重新標(biāo)定。

④其它注意事項

濕度傳感器是非密封性的，為保護測量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，應(yīng)盡量避免在酸性、堿性及含有機溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環(huán)境中使用。為正確反映欲測空間的濕度，還應(yīng)避免將傳感器安放在離墻壁太近或空氣不流通的死角處。如果被測的房間太大，就應(yīng)放置多個傳感器。有的濕度傳感器對供電電源要求比較高，否則將影響測量精度?；蛘邆鞲衅髦g相互干擾，甚至無法工作。使用時應(yīng)按照技術(shù)要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。傳感器需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號傳輸時，要注意信號的衰減問題。當(dāng)傳輸距離超過200m以上時，建議選用頻率輸出信號的濕度傳感器。

溫濕度傳感器應(yīng)用案例

溫濕度傳感器應(yīng)用于監(jiān)控文物環(huán)境的溫濕度

古文物之所以歷經(jīng)數(shù)百年幾千年而保持完好，是由于其深埋于地下時，處在近乎封閉的環(huán)境中，物理的、化學(xué)的、生物的變化都停留在某種平衡狀。但是隨著它出土它的這種平衡性也會遭到破壞。所以文物出土后我們要采取有效的措施防止它們將逐漸被腐蝕、消耗，終歸化為塵埃。文物在博物館和檔案館中很容易受到空氣腐蝕。所以利用溫濕度傳感器監(jiān)控文物所在環(huán)境的溫濕度是很有必要的。

文物博物館的溫度和濕度要求是非常苛刻的，我們必須利用溫濕度傳感器實現(xiàn)對溫度、濕度進(jìn)行24小時實時監(jiān)測，而且這些數(shù)據(jù)必須及時的傳送給監(jiān)控中心。一旦數(shù)值出現(xiàn)超出預(yù)設(shè)溫濕度上下限，監(jiān)測主機就會立即報警。從而文物保護人員就能及時的采取有效措施來確保文物的良好環(huán)境。靈活的傳感器探頭可直接放置于測量點進(jìn)行使用，無需布線，省時省力。

文物是古代文明的結(jié)晶對于我們了解以前的歷史很有作用，所以保護文物非常有必要，溫濕度傳感器由于其價格便宜，便宜和監(jiān)控系統(tǒng)相連的優(yōu)點，使得其在保護文物方面有不可取代的作用，隨著溫濕度傳感器的發(fā)展，用于監(jiān)控文物的溫濕度傳感器也會大大改進(jìn)，使得其精度更高、體積更小、以及靈敏度更加優(yōu)越。這樣才能更好的監(jiān)控文物的環(huán)境。

溫濕度傳感器發(fā)展趨勢

近年來，隨著智能手機、平板電腦等移動設(shè)備的迅速發(fā)展，其中內(nèi)置的微機電系統(tǒng)(MEMS)的比例越來越高。 “目前，我們公司的傳感器每年的出貨量已經(jīng)超出了幾千萬片，全球業(yè)務(wù)增長幅度近年來都在40%左右?！笨偛课挥谌鹗康纳钲谑⑺间J(Sensirion)公司總經(jīng)理Paul Chia表示，作為全球領(lǐng)先的傳感器制造商，盛思銳公司早在八年前就已經(jīng)進(jìn)入中國市場，并向中國廠商推廣溫濕度傳感器。

“我們的產(chǎn)品在中國市場主要分三大應(yīng)用：第一是安防監(jiān)控;第二是節(jié)能，普遍應(yīng)用到家電，汽車等領(lǐng)域;第三則是舒適度，主要應(yīng)用于消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域?！痹?009年，盛思銳公司推出了一款當(dāng)時世界上最小的數(shù)字濕度和溫度傳感器——SHT21，引起市場廣泛關(guān)注。

一直以來，盛思銳在推廣溫濕度傳感器的過程中，都非常注重于宣傳舒適度概念?！爸暗目蛻糁挥袦囟鹊母拍?，而沒有濕度概念。其實相對濕度是與溫度密切相關(guān)的，只有對同一測量點的濕度和溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，才能保證相對濕度的準(zhǔn)確性?！盤aul Chia表示，人體對空氣濕度的舒適感應(yīng)空間較窄，因此需要通過感應(yīng)器來感知濕度，隨時補充或降低水分。

在2009年，盛思銳公司推出了一款當(dāng)時世界上最小的數(shù)字濕度和溫度傳感器—SHT21，引起市場廣泛關(guān)注。 盛思銳是業(yè)內(nèi)第一家將溫、濕度傳感器集成到一起的廠商?！拔覀儾粌H僅是提供一個感應(yīng)器，而是把溫度補償和標(biāo)定數(shù)據(jù)都集成在一個電路里面。我們的溫濕度傳感器在出廠前都經(jīng)過完全標(biāo)定，客戶只需將其跟單片機通訊就可以直接采集到數(shù)據(jù)。

”據(jù)介紹，溫濕度傳感器作為電子技術(shù)和物理化學(xué)原理的復(fù)合技術(shù)，硬件因素只占其中50%，另一個重要因素則是標(biāo)定。如果要保證測出來的值是準(zhǔn)確的，則需要保證每次檢測的標(biāo)定值永遠(yuǎn)在一個固定范圍內(nèi)，這是非常難做到的。一般來說，由于標(biāo)定需要大量的數(shù)據(jù)來測試，只有產(chǎn)品出貨量越大，產(chǎn)品穩(wěn)定性才會越好?！坝捎谝恍┬⌒虸C廠商出貨量較小，所以很難保證測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度”。

據(jù)了解，溫濕度感應(yīng)器目前主要分為電阻式、電容式兩種，相對來說電容式的精準(zhǔn)度比較好，感應(yīng)速度非?？?，但是在水分的侵蝕下容易氧化。由于盛思銳采用了獨特的的電極分布和鍍膜技術(shù)，使得感應(yīng)器不僅不會氧化，還能很快吸收水分子?！盎旧厦恳粋€廠家的濕度傳感器都存在一個問題，進(jìn)水容易損壞。

我們的傳感器在水分蒸發(fā)后可以迅速還原，電阻式傳感器無法做到這一點?！贬槍κ謾C市場，應(yīng)用匱乏成普及最大阻礙 Paul Chia認(rèn)為，未來的傳感器市場尤其是在消費電子及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域擁有廣闊前景。當(dāng)然在具體應(yīng)用中，也面臨一些需要解決的問題，“物聯(lián)網(wǎng)方面，客戶希望一塊紐扣電池可以為傳感器供電達(dá)4年之久，另外多種傳感器的組網(wǎng)和無線傳輸方式也是一個問題?！钡谑謾C行業(yè)的市場推廣過程中，Paul Chia意識到，阻礙智能手機廠商采用溫濕度傳感器的主要原因，可能并非來自傳感器本身。 “我們的產(chǎn)品能提供溫濕度參數(shù)，但是怎樣使其轉(zhuǎn)化為手機用戶的有利信息?”在日本，針對溫濕度傳感器的應(yīng)用開發(fā)已經(jīng)走在了前列。

盛思銳的溫濕度傳感器已被應(yīng)用于日本某知名品牌手機當(dāng)中。筆者猜測，相關(guān)數(shù)據(jù)可能會被NTT、DOCOMO等運營商賣給氣象臺或商家來進(jìn)行分析。在中國，包括海爾、聯(lián)想在內(nèi)的手機廠商也開始了一些嘗試，針對農(nóng)村市場已經(jīng)推出了可以顯示溫濕度的手機，可以幫助農(nóng)民更便捷地了解氣候變化?！拔磥砦覀冞€可能在一些針對老人的手持設(shè)備中加入溫濕度傳感器，提醒他們及時補充水分和調(diào)節(jié)空間溫濕度?！? 在消費電子領(lǐng)域，溫濕度傳感器的傳統(tǒng)應(yīng)用是天氣預(yù)報以及室內(nèi)監(jiān)測，例如盛思銳三年前在香港做的“weather station”，通過一個顯示屏顯示日期、時間、溫度和濕度。手機中如果僅僅集成這種應(yīng)用，消費者是否愿意為增加的成本買單? “在接觸國內(nèi)手機客戶的過程中，他們對我們的產(chǎn)品其實很看好，唯一的疑問是手機還缺少相關(guān)應(yīng)用。

很遺憾的是，如果沒有大型國際品牌手機廠商先使用，國內(nèi)二、三線手機廠是不會貿(mào)然嘗試的?！盤aul Chia透露，近段時間他基本上遍訪了國內(nèi)排名前十位的智能手機廠商及IDH公司，但是最終還是確定先與日韓和歐美的幾家國際品牌廠商開始合作。他同時表示，隨著Windows 8、Android 4.0增加了對于溫濕度傳感器的API支持，相關(guān)的第三方應(yīng)用開發(fā)者將可以在此基礎(chǔ)上開發(fā)大量的應(yīng)用軟件。而一旦幾家國際公司率先應(yīng)用，將很快在國內(nèi)形成更加完善的生態(tài)系統(tǒng)。

當(dāng)然，如果要針對中國手機市場，成本是不得不考慮的一個因素，目前溫濕度傳感器在成本上仍然過高?！拔覀円惨庾R到手機行業(yè)很多時候‘興奮點’在1美金以下，而目前業(yè)界同樣產(chǎn)品的價格還達(dá)不到興奮點，所以我們也在研發(fā)一些體積較小、功耗較小、成本較低的產(chǎn)品?！盤aul Chia表示，用于消費類電子產(chǎn)品上的傳感器精度可能并不需要達(dá)到那么高，他認(rèn)為5%濕度精度、0.5℃溫度精度已經(jīng)可以滿足客戶需求。隨著傳感器價格的持續(xù)降低，相信未來不只是高端手機，包括中、低端的智能手機都會考慮加入這一功能。

溫濕度傳感器是傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的一種。2009年，當(dāng)時世界上最小的數(shù)字濕度和溫度傳感器，引起市場廣泛關(guān)注。不僅僅是提供一個感應(yīng)器，而是把溫度補償和標(biāo)定數(shù)據(jù)都集成在一個電路里面。溫濕度傳感器在出廠前都經(jīng)過完全標(biāo)定，客戶只需將其跟單片機通訊就可以直接采集到數(shù)據(jù)。而現(xiàn)在，溫濕度傳感器基本上都是以這樣的模式在市面上流通，追求更小更方便滿足集成電路是未來溫濕度傳感器廠家要研究的方向。

溫濕度傳感器作為電子技術(shù)和物理化學(xué)原理的復(fù)合技術(shù)，硬件因素只占其中50%，另一個重要因素則是標(biāo)定。如果要保證測出來的值是準(zhǔn)確的，則需要保證每次檢測的標(biāo)定值永遠(yuǎn)在一個固定范圍內(nèi)，這是非常難做到的。精度高，性能穩(wěn)定一直是溫濕度傳感器的硬性指標(biāo)。