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温湿度传感器的发展变化

虽然空气温度/相对湿度(RH)传感器提供了一种经济的方法来收集两个参数的测量数据,但仍有一些事项值得注意。随着Campbell技术发展的更新,新型传感器将满足大家更多的需求。

温湿


背 景 知 识

早期,与太阳能、雨水和风速传感器的设计相比,空气温度/相对湿度传感器的核心元件并不是专为气象应用设计的。

Campbell公司,经过长期测试研究发现,寻找满足以下要求的空气温度/相对湿度传感器是个不小的挑战。

  • 满足现场需要的性能

  • 低功耗

  • 价格合适

  • 模拟电压输出,满足数据采集器的范围

  • 不需要被送去校正(如果可能的话)

  • 不存在电缆开裂或自身腐蚀和剥落问题

  • 适用于基础的环境中


模 拟 / 数 字 权 衡

老式的全模拟传感器,如HMP35C,没有模拟—数字(A/D)转换电路,有点难校准,但性能好,非常稳定。

所有新型的空气温度/相对湿度传感器,都使用某种类型的A/D转换。当这些新传感器与需要模拟电压输出的旧数据采集器一起使用时,会使问题复杂化,因为传感器必须进行额外的数字—模拟(D/A)转换。

这也是使用新型全数字空气温度/相对湿度传感器时遇到*多问题的地方。传感器在特殊环境的模拟测试中,不能长时间保持其校准。但通过添加D/A转换来获得模拟电压输出,将会有更多的不确定性。

更新后的坎贝尔数据采集器,能很好地读取数字输出类型的传感器,但编程很麻烦—除了CS215使用的SDI-12输出。直接读取数字传感器的优点是,只要进行一步—图像的D/A处理。


过 滤 材 料

安装现场的温度/相对湿度传感器,必须在相对湿度芯片周围使用某种类型的过滤材料,保护其不受灰尘、污染物和水的影响。这就产生了许多问题:

大多数制造商使用的过滤材料能很好地过滤水蒸气,但会影响温度。

有些过滤器感染污染物和盐分后,随着时间的推移,会产生微气候,使测量结果出现偏差。


选 择 技 巧


坚信


物有所值



预算

低成本的传感器虽没有优异传感器的分辨率和精度,但通常它在现场表现很好,不需要校准(RH元件是现场可替换的),并且能满足或超过现场的要求。

分辨率和性能

事实上,测量相对湿度是很困难的。水蒸气中的水是一种变化不定的分子,在温度范围内的行为完全是非线性的。市场上的传感器在测量90%以上的湿度值时,都会遇到很大的挑战,会有很高的不确定性,尤其是在低温条件下测量相对湿度。

精 确度

当传感器被放入一个自然吸气的防护罩中,温度规格会有变化。在温暖没风的天气下,阳光直射时,防护罩内部的温度可能高于实际的环境温度0.5℃到1.5°C。

相对湿度漂移

所有电容式相对湿度芯片都会漂移。随着时间的推移,RH元件开裂(产生表面裂纹网络),将漂移超出规格。

数据采集器

经常检查与传感器一起使用的数据采集器的兼容性。

环境条件

  • 根据传感器类型的不同,高湿度的位置需要更频繁地更换传感器或更换相对湿度芯片

  • 通常,风扇或防护罩板上的灰尘积聚会使温度发生偏差,灰尘会堵塞过滤材料

防护罩

室外应用要求将传感器置于某种类型的防护罩中,以保护传感器免受太阳热负荷、直接雨雪和飞溅碎片的伤害。如果传感器是在室内尘土飞扬的环境中测量,也需使用防护罩。


重点推荐

Campbell公司有一款EE181,是现所知适应极端环境能力*强的空气温湿度传感器。



Chod Stephens,Campbell环境小组的技术产品经理,将解答为什么在极端环境下,新型空气温湿度传感器EE181是客户的*佳选择。

Q

为什么向客户推荐EE181?

Chod Stephens:我们提供EE181作为长期无人值守站空气温湿度传感器的应用解决方案,因为此类站点的传感器,需要在极端环境下保持测量数据的准确性,并具有优异的长期稳定性及可靠性。而EE181能满足这些需求。

Q

EE181与其他温湿度传感器有什么不同?

Chod Stephens:EE181已经通过了层层的测试。我们不仅在室内环境中测试了EE181,并将它安装在极端环境中,如玻利维亚的山脉、夏威夷的火山和沿海地区等。结果显示EE181没有损坏,能进行连续且稳定的测量工作。

   EE181的适应能力很强,因此保养维护工作量也小,减少了测量间断时间并节约成本。湿度测量元件上的专有涂层增加了元件的使用寿命。清洗时,先用酒精再用去离子水冲洗传感器元件便可,这是一个重要的突破。EE181的钢制筛网过滤器可以防止水汽凝结,使传感器能够干的更快以阻止微生物的生长。

Q

EE181使用时有什么配件吗?

Chod Stephens:一般情况下,EE181传感器和RAD10E防辐射罩一起使用。RAD10E与EE181相兼容,采用了双百叶设计,在提供更好保护和更低自热的同时,对传感器环境适应能力和测量准确性也进行了补充改进,提高了传感器的性能、测量准确度和使用寿命。


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