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溫度傳感器和濕度傳感器原理
感知濕度和溫度至關(guān)重要，在我們?cè)S多人目前正在經(jīng)歷的嚴(yán)寒冬季中更是如此。不僅日常生活中重要，在制造行業(yè)也尤為重要。比如正確安裝和使用濕度變送器后，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)可以確定空氣何時(shí)變得太干或太濕而無(wú)法舒適。
一、溫度傳感器
溫度傳感器用于確定物體或系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量或冷量。它能夠感應(yīng)/檢測(cè)溫度的任何物理變化，并輸出模擬或數(shù)字信號(hào)。溫度傳感器分為兩類：接觸式溫度傳感器必須與被感測(cè)對(duì)象進(jìn)行物理接觸，并通過(guò)傳導(dǎo)監(jiān)測(cè)溫度變化。接觸式溫度傳感器通過(guò)對(duì)流和輻射監(jiān)測(cè)溫度變化。
二、濕度傳感器
濕度是空氣中水蒸氣的量。空氣中的水蒸氣量對(duì)人體舒適度和各種工業(yè)過(guò)程都有影響。水蒸氣還對(duì)多種物理、化學(xué)和生物過(guò)程產(chǎn)生影響。濕度傳感器通過(guò)檢測(cè)電流或空氣溫度的變化來(lái)工作。濕度傳感器分為三種基本類型：電容式、電阻式和熱式。這三種類型中的每一種都將持續(xù)監(jiān)測(cè)大氣中的微小變化，以計(jì)算空氣濕度。
通過(guò)在兩個(gè)電極之間夾入一條薄金屬氧化物，電容式濕度傳感器可以確定相對(duì)濕度。金屬氧化物的電容量隨周圍大氣的相對(duì)濕度而變化。主要應(yīng)用領(lǐng)域是天氣、商業(yè)和工業(yè)。電阻式濕度傳感器使用鹽中的離子測(cè)量原子的電阻抗。鹽介質(zhì)兩側(cè)的電極電阻隨著濕度的變化而變化。兩個(gè)熱傳感器根據(jù)周圍空氣的濕度導(dǎo)電。一個(gè)傳感器密封在干燥的氮?dú)庵?，而另一個(gè)則暴露在環(huán)境空氣中。這兩個(gè)值之間的差異表示相對(duì)濕度。
濕度傳感器是一種電子設(shè)備，可檢測(cè)環(huán)境中的濕度并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。濕度傳感器有多種尺寸和配置；一些被集成到手持設(shè)備（如智能手機(jī)）中，而另一些被集成在更大的嵌入式系統(tǒng)（如空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）中。比如恒歌溫濕度變送器廣泛用于氣象、醫(yī)療、汽車和 HVAC 行業(yè)以及制造業(yè)。工業(yè)級(jí)高精度濕度傳感器在各種惡劣的環(huán)境下都能保證測(cè)量準(zhǔn)確。
三、計(jì)算方式
濕度傳感器根據(jù)計(jì)算濕度的方法分為兩類：相對(duì)濕度 (RH) 傳感器和絕對(duì)濕度 (AH) 傳感器。相對(duì)濕度值是通過(guò)比較給定溫度下的實(shí)時(shí)濕度讀數(shù)與該溫度下空氣中的最大濕度來(lái)確定的。因此，相對(duì)濕度傳感器必須測(cè)量溫度才能計(jì)算相對(duì)濕度。相比之下，絕對(duì)濕度是獨(dú)立于溫度確定的。
四、傳感器的應(yīng)用
溫度傳感器具有幾乎無(wú)限的實(shí)際應(yīng)用，比如它們也用于各種醫(yī)療產(chǎn)品，包括磁共振成像 (MRI) 設(shè)備和便攜式超聲掃描儀。溫度傳感器用于我們家中的各種電器，從冰箱和冰柜到爐灶和烤箱，以確保它們加熱到適合烹飪、空氣糖果/加熱器的溫度。即使是普通的電池充電器也利用它們來(lái)防止根據(jù)電池溫度對(duì)電池過(guò)度充電或充電不足。
雖然石油開(kāi)采似乎不太可能用于溫度傳感器，但它們對(duì)于確保安全有效的石油開(kāi)采實(shí)踐至關(guān)重要。石油鉆頭的末端裝有一個(gè)溫度傳感器，該傳感器會(huì)在需要停止鉆探時(shí)提醒工人，因?yàn)楫?dāng)溫度升高得太高時(shí)（因?yàn)樗鼤?huì)不停地鉆入地下深處），它會(huì)變得太熱并破裂。
溫度傳感器安裝在汽車的散熱器中。這很關(guān)鍵，因?yàn)楫?dāng)循環(huán)通過(guò)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的水達(dá)到不安全的高溫時(shí)，它們會(huì)提醒您，如果超過(guò)，可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失效，以及車內(nèi)的氣候控制/。通過(guò)根據(jù)溫度自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，有效地避免了這種情況，而不會(huì)使駕駛員處于危險(xiǎn)之中。
HVAC 系統(tǒng)需要溫度測(cè)量，以幫助保持房間或建筑物的最佳溫度。幾乎每個(gè)家庭和辦公室的空調(diào)裝置和系統(tǒng)都需要溫度傳感器。它們還可用于通過(guò)檢測(cè)意外的溫度異常來(lái)檢測(cè)泄漏。
可再生能源依靠溫度傳感器高效運(yùn)行。太陽(yáng)能熱泵、風(fēng)力渦輪機(jī)、生物質(zhì)燃燒應(yīng)用和地?zé)嵩炊家蕾囉跍囟日{(diào)節(jié)和測(cè)量。
五、精度校準(zhǔn)
為了確定傳感器的精度，將獲得的值與參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。為了驗(yàn)證濕度傳感器的準(zhǔn)確性，我們使用“飽和鹽"方法創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)。簡(jiǎn)而言之，當(dāng)某些鹽（離子化合物，如食鹽）溶解在水中時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生已知濕度的氣氛。
這些化學(xué)特性用于創(chuàng)建具有已知相對(duì)濕度 (RH) 百分比（即參考標(biāo)準(zhǔn)）的微環(huán)境，然后由傳感器讀取。更準(zhǔn)確地說(shuō)，我們將在密封罐中準(zhǔn)備溶液以保持大氣，然后將連接的傳感器放入密封罐中。之后，重復(fù)讀取傳感器并記錄值。
我們可以通過(guò)使用幾種不同的鹽重復(fù)該過(guò)程來(lái)為被測(cè)傳感器開(kāi)發(fā)配置文件，每種鹽都會(huì)產(chǎn)生不同的相對(duì)濕度。因?yàn)槲覀冎烂總€(gè)微環(huán)境的相對(duì)濕度，我們可以將傳感器讀數(shù)與那些已知值進(jìn)行比較，從而確定傳感器的精度。
如果偏差很大但并非無(wú)法克服，我們可以通過(guò)在軟件中采用數(shù)學(xué)校準(zhǔn)程序來(lái)提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。