影响电子式湿度测量准确度的因素

什么是湿度传感器

湿度传感器是指检测外界环境湿度的传感器，它将所测环境湿度转换为便于处理、显示、记录的电(频率)信号等。它是一类重要的化学传感器，在仓贮、工业生产、过程控制、环境监测、家用电器、气象等方面有着广泛的应用。湿度传感器是由湿度敏感元件、变换元件和测量电路三部分组成。对于湿度传感器的敏感元件，常见的结构形式有三种:电容型、电阻型和电流型，分别通过检测电阻、电容和电流的变化来传感被测量。

湿度传感器的主要误差来源

湿度传感器可分为物性型和结构型。物性型湿度传感器又分为水分子亲和型和非亲和型两类。绝大多数实用的湿度传感器属于前者。水分子亲和型的感湿机理主要表现在感湿材料在吸湿后阻值和电容值发生规律性变化。具有此类物性的材料很多：有金属氧化物、高分子、电解质、碳—聚合物混合材料。而现有的电子敏感材料的均匀性、一致性尚未达到理想水平，元件制作工艺也参差不齐，所以感湿元件的物性存在分散性。感湿元件的物性与湿度值之间又是一种间接关系，须经过转换电路将阻值或容值的变化转换为电压或电流量值。所以不同的原理、不同的材料、不同的结构做出的传感器反映的湿度值总是存在差异。

影响电子式湿度测量准确度的因素

1. 湿度传感器的误差

a. 敏感元件分散性造成：即元件阻值、容值对湿度响应的离散性。

b. 信号转换产生误差：即阻值、容值转换为电压、电流信号时产生。

c. 温漂、时漂造成：湿敏元件必需和被测气体直接接触，不能象其它电子器件那样完全密封。故容易被空气中的酸性、碱性成分及有机溶剂腐蚀、污染，所以湿敏元件难以做到长寿命，需要定期（例如一年）标定。寿命较长，稳定性好的传感器标定后可继续使用，达十年以上。  

2. 二次仪表中，对信号的处理引入的误差

a. 对信号放大、补偿以及修正后产生的失真：例如有的湿敏元件温度系数是个变量，常温下补偿后，高温时仍有误差。

b. 整机电路的零点漂移、温度漂移产生的误差。  

3. 传感器、变送器在校准，标定时产生的误差

a. 标定设备的干燥系统、饱和系统不理想;或者双压法、双温法设备的压力、温度测量控制不准;在分流法设备中因质量流量计不准;在露点法中，因采样气时导管漏气或导管太长而影响温度都会产生较大的误差。

b. 平衡时间不够或难以达到平衡产生的误差。敏感元件周围有发热体（如功率较大的元器件）也会影响测量结果。

c. 传感器在工作室停留位置不同产生的误差。

按“需要和可能”合理选择相应的湿度传感器

湿度传感器品种繁多，各有优缺点。关于合理使用湿度传感器的讨论，用户最好根据实际需要合理选择传感器，不要盲目追求高指标。用现代电子技术提高一个传感器及其二次仪表的分辨率并不是很难的事情，但提高一台仪器仪表的准确度则不是轻而易举能办到的。对湿度传感器而言，提高一、两个百分点，实际上是提高一个等级，可能意味着成本和造价的大幅度提高甚至翻番。一般工控条件下使用湿度传感器，误差确定在±5%RH以内就足够了。如果使用者对湿度测量的精度要求较特殊，譬如精度高、使用温度变化较大，或者主要在低湿段或高湿段使用，就最好找权威的计量部门用二级以上的标定设备予于检测。否则采用精度低的测试手段只能得出置信度很低的结论。经过测试，全面、准确地了解湿度传感器的技术性能是合理使用这种传感器的必要前提。

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