通常，相對濕度傳感器基于由周圍濕度變化引起的材料的機(jī)械或電氣特性的變化。我們將分別查看此類傳感器的代表性樣本。

機(jī)械膨脹濕度計

也許最古老的濕度測量裝置形式是基于人類頭發(fā)的長度與周圍空氣的相對濕度成比例變化的事實。濕度越高，時間越長頭發(fā)。制造商通常使用一束頭發(fā)。這平均每條鏈的個體反應(yīng)，因為不同的毛發(fā)以略微不同的膨脹和收縮速率響應(yīng)。

擴(kuò)展傳感器

最常見的濕度調(diào)節(jié)器通過>）材料的膨脹或收縮來感知濕度。在這種情況下，該元件是動物毛發(fā)的扁平束，其通過延長來響應(yīng)增加的相對濕度。其他膨脹傳感器基于塑料條或細(xì)絲，像動物毛一樣響應(yīng)，改變尺寸與相對濕度：

測量誤差的來源包括不同毛發(fā)的響應(yīng)，以及將毛發(fā)連接到指示刻度的機(jī)械連接的響應(yīng)。精度為±5％至7％是頭發(fā)濕度計的常見結(jié)果，但與許多其他儀器一樣，它們在相對濕度范圍的中間比在非常高或低的范圍內(nèi)更準(zhǔn)確。在室溫下，精確度可以接近±2％至3％?，在40％至60％之間。超出該范圍，準(zhǔn)確度將下降。

為了提高準(zhǔn)確度，設(shè)備應(yīng)在將要使用的房間進(jìn)行校準(zhǔn)，并在房間預(yù)期的濕度范圍內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)。設(shè)計師應(yīng)對頭發(fā)濕度計讀數(shù)保持健康的懷疑態(tài)度，包括那些被稱為“認(rèn)證”的人。通常用手指輕敲一下就足以將濕度讀數(shù)改變3％，因為機(jī)械連桿會隨著時間的推移而消失。它們最好用作一般性指示，而不是重要的讀數(shù)。

毛發(fā)濕度計的當(dāng)代改編是塑料膨脹濕度計。在這種流行且經(jīng)濟(jì)的儀器中，頭發(fā)被吸濕性聚合物如尼龍，聚酰亞胺塑料或纖維素代替?？刂谱≌瑺t子加濕器許多廉價的工業(yè)濕度調(diào)節(jié)器使用這種類型的傳感器。雖然吸濕性聚合物比人類頭發(fā)更均勻，但同樣的建議注意事項–不要期望精度大于±7％，在使用它們的環(huán)境中定期校準(zhǔn)它們，如果相對濕度大幅波動，則不應(yīng)期望準(zhǔn)確性是常見的。

電子膨脹濕度計

在機(jī)械濕度計中，材料膨脹的變化通過齒輪，杠桿和表盤的機(jī)械連接進(jìn)行測量和指示。對這一概念的修改取代了與電子學(xué)的聯(lián)系。頭發(fā)，塑料和一種情況下，沙漠植物種子殼連接到電子應(yīng)變計，該電子應(yīng)變計測量當(dāng)傳感元件收縮時施加的壓力。這通常是對機(jī)械式濕度計的改進(jìn)，因為往往比連桿更可重復(fù)，特別是在長時間內(nèi)。

電子電容傳感器

電容傳感器

許多材料的電氣特性會隨濕度而變化。連接到材料的電路可以測量變化并將信號轉(zhuǎn)換為相對濕度的值。

簡而言之，電容器存儲一個電荷。在其最簡單的形式中，它由兩個由絕緣體隔開的金屬板組成。如果其他因素相同，則電容器的電荷和它所帶來的電阻取決于板之間隔板的絕緣容量，稱為介電常數(shù)的特性電容器中使用的電容器是密封的，因為水分會改變分離器的分子常數(shù)。如果電容器向空氣敞開，其電阻隨著濕度的變化而變化，因為分離器會吸收和解吸水分。這提供了十進(jìn)制電容傳感器的工作原理。測量開路電容器的電阻并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的相對濕度。

濕度傳感器中使用的可變電容器可以用許多不同種類的分離器構(gòu)成。吸濕性聚合物和氧化物是最常見的。理想的分離器是干燥時具有非常高的介電常數(shù)而在潮濕時非常低的分離器。差異越大，測量就越容易。

電阻傳感器

這些儀器測量處理過的聚合物隨著相對濕度的增加而變化的阻力。測量體電阻而不是表面電阻，這有助于使傳感器在高相對濕度下非?？煽?。

與任何傳感器一樣，電容傳感器存在一些誤差源，主要是信號的線性和傳感器材料的老化。二-?即使是最好的材料常數(shù)是不嚴(yán)格線性相對濕度的蒸發(fā)散。介電常數(shù)的變化在極端高濕度或低濕度下比在中間范圍內(nèi)更小，因此信號必須在轉(zhuǎn)換為相對濕度值之前進(jìn)行線性化。否則，信號會低估秤的頂部和底部的濕度變化。通常這是在傳感器電路內(nèi)完成的，但線性化有時在目的地而不是信號源完成。

此外，許多最適合電容傳感器的隔板材料可以隨時間改變特性，特別是如果它們變得充滿冷凝或必須測量具有重度化學(xué)污染的氣流。這并不意味著它們不如其他類型的傳感器更合適-只需像任何其他儀器一樣，定期校準(zhǔn)可以提高準(zhǔn)確性，特別是當(dāng)儀器

在其預(yù)期測量范圍的中點校準(zhǔn)時。例如，如果必須在70°和10％下精確運行，那么依靠在75°和65％下校準(zhǔn)的儀器是不明智的-水分水平對于可靠的測量來說太不同了。

電子電阻傳感器

某些聚合物的電阻可以根據(jù)它們吸收的水蒸氣而改變，并且吸收速率是周圍空氣相對濕度的函數(shù)。在一個這樣的系統(tǒng)中，兩個用含有季銨鹽的厚聚合物涂覆并連接。當(dāng)圩田吸收水分時，在材料中產(chǎn)生移動離子，減少電極之間的阻抗。

干濕球溫度計

空氣的濕球溫度和干球溫度之間的差異提供了其含水量的指示。當(dāng)空氣干燥時，濕球溫度較低。當(dāng)兩個讀數(shù)相同時，空氣飽和–100％相對濕度–由于該現(xiàn)象發(fā)生在大部分聚合物中而不是僅發(fā)生在表面上，因此當(dāng)測量90％以上的相對濕度時，這種類型的傳感器往往比電容器件更精確和更穩(wěn)定。相比之下，電容式設(shè)備在相對濕度低于15％時比電阻式傳感器具有更好的靈敏度，因為它們比塊狀聚合物更容易檢測到少量水分的表面吸收。

濕度儀器

測量相對濕度的最常用方法之一是使用一對匹配的溫度計來感測空氣的濕球溫度和球溫度之間的差異。這些儀器使用兩個溫度計，一個干燥，另一個覆蓋濕芯。濕式溫度計顯示出比溫度低的溫度，因為蒸發(fā)的水從溫度計本身蒸發(fā)所需的熱量。這降低了傳感燈泡周圍的溫度。

吊帶干濕計

安裝在旋轉(zhuǎn)接頭上的干濕球溫度計旋轉(zhuǎn)成圓形，并記錄溫度差異。雖然價格便宜，但使用該設(shè)備需要經(jīng)驗和許多重復(fù)讀數(shù)才能

達(dá)到超過±7％的準(zhǔn)確度。

冷卻量取決于蒸發(fā)速率，這取決于空氣中已經(jīng)存在的水分量–空氣越干燥，冷卻越多，濕球溫度越低。濕球溫度下降，直到由于蒸發(fā)引起的熱損失和由于來自周圍空氣的熱傳遞而產(chǎn)生的熱量之間達(dá)到平衡。當(dāng)已知空氣的濕球和干球溫度時，可以通過讀取心理圖來確定所有其他屬性，包括相對濕度和露點。

這個原則是共同的基礎(chǔ)也添加一個廉價用于測量空氣濕度的沉重，輕便的儀器。干濕球溫度計安裝在吊索中。在濕球溫度計上的芯子被潤濕之后，操作者快速地將吊索旋轉(zhuǎn)成圓形。水從燈芯中蒸發(fā)，濕球讀數(shù)下降，直到所有水蒸發(fā)–然后濕球溫度開始朝干球溫度上升。通常，操作員重復(fù)該過程五到七次以確保他已經(jīng)看到最低的濕球讀數(shù)，這將是最正確的。

該技術(shù)存在許多限制，因為在使用吊帶干濕計時存在如此多的不受控制的變量。操作員必須在最大濕球壓下點時準(zhǔn)確讀取溫度計。并且無法保證燈芯上的水持續(xù)足夠長的時間來讀取真正的濕球–它可能在蒸發(fā)速率與傳熱速率達(dá)到平衡之前完全蒸發(fā)。燈芯必須絕對清潔–即使是輕微處理的天然皮膚油也可以將濕球讀數(shù)改變兩到三華氏度。燈芯必須是完整的，并且必須是濕潤的。旋轉(zhuǎn)速度–因此橫跨空氣的速度濕芯必須是每分鐘600英尺的。水必須非常純凈–建議使用蒸餾水以避免污染水。簡而言之，該儀器可用于近似，但只有最有經(jīng)驗和最細(xì)致的操作員才能獲得一致的結(jié)果。

吸氣式干濕計

該儀器改進(jìn)了吊索干濕度計，因為空氣流速和水蒸發(fā)是恒定的

一些儀器在更加受控的條件下使用濕球和干球測量。所述送氣就是一個例子。干濕球溫度計安裝在帶有電池風(fēng)扇和液體儲存器的箱子中，以便將水供給濕球燈芯。所述風(fēng)扇將空氣吸入第一跨干球，然后跨過濕球以恒定的速率。由于濕球芯具有儲液器，因此溫度保持相對恒定，使其更易于讀取。燈芯清潔度仍然非常重要，溫度計的準(zhǔn)確性和可讀性會影響讀數(shù)的準(zhǔn)確性。

（美國加熱，制冷和空氣控制工程師）建議，經(jīng)過精心操作，吸氣式濕度計可以在露點高于32°時在+5％相對濕度范圍內(nèi)產(chǎn)生精度。?

當(dāng)濕球溫度和球溫度之間的差異最大時，出現(xiàn)最大的誤差-低相對濕度。還要注意的是，誤差始終是正的，絕不是負(fù)的，也就是說技術(shù)總是會高估空氣中的水分含量，而不是低于真實含水量。這是因為由于蒸發(fā)速率的消耗，誤差源始終是不充分的冷卻，并且較高的濕球溫度讀數(shù)會過高地影響空氣水分含量。

絕對濕度傳感器

前面描述的一些相對濕度傳感器還顯示特定的濕度讀數(shù)，它們通過將干球溫度與相對濕度相結(jié)合而在數(shù)學(xué)上得出。然而，在該部分中描述的傳感器直接測量絕對濕度。

重力火車

該儀器不用于控制或指示脫水室內(nèi)的水分，也不用于儀器目錄中。但是，理解它是有用的，因為它是所有其他濕度測量裝置的準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)美國儀器制造商談到可以追溯到美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的測量時，>他們指的是在重力火車上結(jié)束的一系列測量。

當(dāng)在內(nèi)容器的拋光表面上形成冷凝時，觀察者通過測量杯內(nèi)液體的溫度來估計空氣露點。

在重量分析技術(shù)，技術(shù)人員重少量的強(qiáng)大干燥劑，通常是磷酸酐（?2〇5）。將干燥劑暴露于潮濕空氣樣品中，從中除去所有水蒸氣。然后再次稱重干燥劑。兩次測量的差異是從空氣樣本中去除的水分重量。正如人們可能想象的那樣，這個程序非常復(fù)雜，而且時間緊迫。該裝置填充房間，并且操作需要幾個熟練的技術(shù)人員。單次測量可能需要數(shù)小時，數(shù)天或數(shù)周才能完成–水分越低，測量所需的時間就越長。國家研究所提供儀器的露點認(rèn)證，然后用于校準(zhǔn)商業(yè)和工業(yè)中使用的其他設(shè)備。但為此目的，研究所使用“雙壓發(fā)電機(jī)”，在受控的露點產(chǎn)生空氣，然后送到待校準(zhǔn)的設(shè)備。

冷凝濕度計

測量比濕度的更常用儀器是基于露點現(xiàn)象。如果在其水分凝結(jié)時已知空氣的溫度和總壓力，則也知道比濕度。在恒定壓力下，每個露點僅具有蒸汽壓力和水分含量的單一值。

冷凝濕度計最簡單的形式稱為露珠，它在1751年復(fù)制了的實驗。一個薄的拋光金屬容器充滿液體，逐漸冷卻加冰或冰。溫度計測量液體溫度，假設(shè)液體溫度與容器外表面旁邊的空氣溫度相同。當(dāng)在容器外側(cè)形成冷凝時，觀察者注意到液體溫度，該溫度被假定為空氣露點溫度。雖然比采用濕球和干球讀數(shù)更加準(zhǔn)確和可重復(fù)，但是除顫讀數(shù)同樣取決于操作員。存在許多不受控制的變量，包括觀察者的視覺，表面的影響，可能的表面污染，通過表面的氣流，液體溶液的溫度變形以及冷凝物的再蒸發(fā)。這些都是難以在現(xiàn)場獲得準(zhǔn)確的露水讀數(shù)。

電子冷凝式濕度計

這些儀器通過電子設(shè)備自動進(jìn)行冷凝觀察和表面冷卻，使該技術(shù)非常準(zhǔn)確，可用于校準(zhǔn)其他儀器。

制造商已經(jīng)通過自動控制表面的冷卻，其照明，氣流速率以及溫度傳感器與表面的耦合來改進(jìn)這一基本原理。控制這些變量使光學(xué)露點觀測更加可重復(fù)。

氧化鋁傳感器

水蒸氣被氧化鋁強(qiáng)烈吸引，這使得這種傳感器特別適用于測量在高溫下發(fā)生的低露點。

此外，通過?自動觀察冷凝表面。發(fā)光二極管照射在冷卻的表面上。反射光由敏感的光電池接收。當(dāng)光電管感應(yīng)到的減少時，儀器假定濕氣已冷凝在冷卻表面上，散射光線。該儀器控制冷卻機(jī)構(gòu)，以將表面保持正好在空氣露點，因此它可以連續(xù)地被顯示。

電子露點濕度計被許多人認(rèn)為是在各種條件下連續(xù)測量的最一致精確設(shè)備，通常用于校準(zhǔn)其他儀器。但是，有一些測量誤差源。一個是冷卻表面上的污染。大多數(shù)設(shè)備設(shè)計用于補(bǔ)償正常的輕微粉塵，但如果腐蝕性或吸濕性材料沉積在拋光表面上，則讀數(shù)變得不那么準(zhǔn)確。此外，每個設(shè)備的冷卻量都有限制，因此如果溫度非常高且測量的露點非常低，用戶必須小心指定足夠的冷卻能力對于預(yù)期的空氣溫度范圍。

氧化鋁傳感器

這些儀器的工作原理與用于指示相對濕度的電容傳感器相同。氧化鋁薄膜的電容隨著吸附的水蒸氣而變化。指示露點而不是相對濕度的傳感器通常是優(yōu)選的。

在非常低的相對濕度下操作，并且可以非常準(zhǔn)確。典型規(guī)格是露點±3°。氧化鋁非常吸濕。這是一個優(yōu)點測量非常低時的相對濕度，并且這樣的器械通常用于測量的-40露點〇在空氣溫度高于300°?〇其來自選自?用于干燥塑料樹脂干燥劑除濕機(jī)。

一些警告是必要的，因為氧化物非常強(qiáng)烈地結(jié)合水蒸氣。如果氣流從非常潮濕變?yōu)榉浅８稍?，傳感器可能需要很長時間才能響應(yīng)變化。人們不應(yīng)該期望在冷卻盤管的下游讀取讀數(shù)，然后立即期望在70°和-20°?露點的干燥室中準(zhǔn)確讀數(shù)。此外，反復(fù)潤濕靠近飽和度操作的傳感器會導(dǎo)致氧化膜發(fā)生化學(xué)變化，這可能會改變響應(yīng)特性。這些限制可以通過保持傳感器干燥，并通過間歇讀取所討論的空氣來減輕，因此傳感器始終接近“正確讀數(shù)”從下面而不是真實價值之上。

鹽平衡傳感器

氯化鋰鹽平衡傳感器

有時被稱為露珠，這個傳感器是基于>）鹽的水分平衡特征可變加熱器保持鹽干燥，鹽溫度與空氣中特定的水分量成正比。

另一種特定的濕度傳感器使用吸濕鹽的平衡特性。當(dāng)周圍空氣的相對濕度約為11％時，氯化鋰是干燥的。當(dāng)鹽不在液體溶液中時，其耐受性非常高。飽和鹽傳感器加熱氯化鋰層直至其完全干燥，如通過測量其電阻所確定的。測量鹽的溫度，然后將其轉(zhuǎn)換成空氣的特定濕度。例如，如果鹽必須在100°干燥，傳感器假定空氣的水分含量必須為26粒，因為26粒在100°時代表11％。

只要鹽層清潔且呈現(xiàn)形狀，并且溫度傳感器穩(wěn)定，這種儀器就是可重復(fù)的。這些傳感器因需要維護(hù)而聞名，因為如果傳感器在飽和條件下失去熱量，它們的氯化鋰層就會耗盡–?鹽變得飽和并從傳感器上滴下。雖然其他傳感器可能具有需要較少關(guān)注的外觀，但是實踐工程師已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所有傳感器需要定期關(guān)注和校準(zhǔn)才能獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。

電解濕度計

這些儀器通常用于測量極低的水分含量–低于-50°的露點。它們使用電流將水分子分解成氫和氧的組成原子。這些儀器

使用電解將水分子分開。必要的電流與空氣樣品中水分子的數(shù)量成比例。

一個非常小且精心控制的空氣流被引導(dǎo)穿過涂有磷酸酐（一種強(qiáng)力干燥劑）的傳感器。通過干燥劑纏繞的兩個電極電解吸收的水蒸氣。保持干燥劑干燥所需的電流與最初在空氣樣品中的水分子數(shù)量成正比。該技術(shù)在低露點時非常準(zhǔn)確，因為水分含量很少，因此難以使用其他方法。電解儀器可以區(qū)分百萬分之100和125?重量份–小于70°時百分之一百分之一的相對濕度。

由于電解傳感器作用于磷酸酐吸收的任何分子，因此讀數(shù)可能被其他污染物扭曲。而且，由于較高的氣流速率會給干燥劑帶來不成比例的水分子，因此必須小心控制樣品流速。