保持性能長(zhǎng)期一致對(duì)相對(duì)濕度傳感器的重要性
發(fā)布時(shí)間:2021-07-07 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】具有空腔的相對(duì)濕度(RH)傳感器專門用于測(cè)量空氣中存在的水蒸汽。存儲(chǔ)環(huán)境中濕度過(guò)高會(huì)直接加劇腐爛程度,空氣中的濕度會(huì)直接影響系統(tǒng)可靠性(腐蝕)或產(chǎn)品壽命,因此,相對(duì)濕度是一項(xiàng)重要的測(cè)量指標(biāo)。
相對(duì)濕度傳感器面臨的難題之一是其暴露的感應(yīng)元件會(huì)隨著時(shí)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(jī)化合物,例如在傳感器材料上沉積的苯或乙二醇,會(huì)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(zhǔn)傳感器,從而增加總擁有成本。在本文中,我將討論相對(duì)濕度傳感器的精度和長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)濕度精度和最大3%到4%的相對(duì)濕度精度。這種精度就是所謂的傳感器在投入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用之前的初始精度,并且不包括長(zhǎng)期漂移。
電容式傳感器的長(zhǎng)期漂移通常約為每年0.25%至0.5%相對(duì)濕度。盡管與電阻式傳感器相比,這種漂移非常?。磕甏蟾?%相對(duì)濕度),但10年內(nèi)它仍可以達(dá)到5%的相對(duì)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(yùn)行時(shí)間超過(guò)10年的設(shè)備。
圖1展示了精度和長(zhǎng)期漂移在10年內(nèi)達(dá)到8%相對(duì)濕度的過(guò)程。以冰箱為例,如果漂移導(dǎo)致錯(cuò)誤的高濕度讀數(shù),壓縮機(jī)將不必要地開(kāi)啟,導(dǎo)致運(yùn)行效率降低,并縮短壓縮機(jī)的壽命。
圖1:具有長(zhǎng)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(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)壤滏湋?yīng)用中,濕度精度也變得越來(lái)越重要。借助電池供電的無(wú)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(yùn)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(cè)產(chǎn)品壽命,因此需要高度可靠,且準(zhǔn)確度可追溯到美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)符合嚴(yán)格的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)17025規(guī)定。
功耗是另一項(xiàng)重要規(guī)格;在由電池供電的應(yīng)用(例如實(shí)時(shí)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(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng),但隨著時(shí)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(jìn)行校準(zhǔn)。
TI設(shè)計(jì)的HDC3020相對(duì)濕度傳感器可在降低功耗的同時(shí)延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命,其架構(gòu)支持在整個(gè)電源電壓范圍內(nèi)精確測(cè)量溫度和濕度,其規(guī)格為:1.5%相對(duì)濕度典型值和2%相對(duì)濕度最大值,長(zhǎng)期漂移每年小于0.21%相對(duì)濕度。這些參數(shù)有助于延長(zhǎng)電器和其他類型系統(tǒng)的使用壽命,將10年后的長(zhǎng)期誤差從8%的相對(duì)濕度降至4%的相對(duì)濕度,降幅高達(dá)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(jìn)行評(píng)估。有關(guān)環(huán)境影響的更多信息,請(qǐng)閱讀白皮書:《85°C/85%加速壽命測(cè)試對(duì)聚合物型相對(duì)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(cè)試符合ISO 9001:2015程序、NIST、ISO和IEC 17025等標(biāo)準(zhǔn)??刹鹦赌z帶和IP67永久濾波器蓋板選項(xiàng)允許對(duì)印刷電路板進(jìn)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(yǔ)
選擇濕度傳感器時(shí),您不僅要考慮精度,還要考慮長(zhǎng)期漂移和環(huán)境因素,因?yàn)闈穸葌鞲衅魃下懵兜目涨粫?huì)加速傳感器老化。針對(duì)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(méi)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(guò)超小的長(zhǎng)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(wú)需重新校準(zhǔn)。選擇高度可靠的傳感器會(huì)直接實(shí)現(xiàn)性能更高、更可靠的產(chǎn)品。
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