Сочинение на тему Типы датчиков влажности и области их применения
- Опубликовано: 16.09.2020
- Предмет: Бизнес, образование
- Темы: Исследование, Обучение, Погода, СМИ
Аннотация
В этой работе я представляю три типа датчиков влажности и их область применения. Наиболее часто используемые датчики влажности основаны на емкостном или резистивном измерении. Все эти типы датчиков влажности имеют сопоставимую конструкцию, в которой используются изолированная подложка, электродные структуры и чувствительный материал. Выбор подходящего изготовления датчика (в случае технической спецификации) зависит от условий эксплуатации. Воздействие влажности играет важную роль во всех сферах жизни человека, таких как биология или автоматизированные производственные процессы, поскольку водяной пар является естественным компонентом воздуха.
Датчики влажности используются в интеллектуальных системах для мониторинга влажности почвы в области сельского хозяйства или для мониторинга коррозии и эрозии в инфраструктуре. Кроме того, датчики влажности используются для решения проблем комфорта человека в домашних условиях. Из-за различных областей применения датчиков влажности и связанных с ними различных требований существуют различные принципы использования датчиков.
На основе единиц измерения эти датчики делятся на две основные группы: датчики относительной влажности (сокращенно RH) и датчики абсолютной влажности (сокращенно AH). Эти типы датчиков называются гигрометрическими датчиками. Однако во многих приложениях для измерения влажности измерение относительной влажности является предпочтительным, поскольку измерение относительной влажности является более простым и, следовательно, менее дорогостоящим и широко используется в областях проблем качества воздуха и комфорта в помещениях.
Чтобы сделать датчики влажности гибкими для широкого спектра применений, для этих датчиков установлены следующие требования, такие как короткое время отклика, небольшой гистерезис и хорошая чувствительность в широком диапазоне влажности и температуры. Поскольку наиболее часто используемым методом является измерение относительной влажности, относительная влажность объясняется следующим. В общем, влажность определяется как количество водяного пара в атмосфере воздуха. Поскольку относительная влажность является зависимой от температуры переменной, в гигрометрии принято измерять влажность вместе с температурой. Относительная влажность дана в процентах и определяется следующим образом: где: pw: давление водяного пара, ps: давление насыщения при той же температуре в барах.
Датчики влажности, основанные на изменении их электрических свойств, делятся на две группы: резистивные и емкостные. Конструкция емкостных и резистивных датчиков сопоставима, но принцип измерения другой. Датчики емкостного типа основаны на изменении их диэлектрических свойств, тогда как датчики резистивного типа основаны на изменении их проводимости. Оба типа датчиков имеют пару электродов на подложке, покрытой чувствительным к влаге слоем. Адсорбция водяного пара вызывает изменение диэлектрической проницаемости материала (емкостного типа), и это приводит к изменению емкости между электродами или изменению проводимости материала (резистивного типа), в результате чего сопротивление изменения.
В качестве подложки была выбрана подложка из оксида алюминия. На этой подложке расположены электроды, для которых была выбрана встречная структура (или гребенчатая структура) с интервалами 0,15 мм. Влагочувствительный слой состоит из смешанного водного раствора стирол-сульфонатных мономеров, сшивающих агентов и виниловых полимеров, которые наносятся методом центрифугирования на подложку. Поскольку стирол-сульфонат полимеризуется и сшивается ультрафиолетовым излучением, пленку с покрытием облучают ультрафиолетовым светом в атмосфере азота. Для защиты чувствительный к влаге слой покрывают влагопроницаемой пленкой. Эта защитная пленка служит для подавления воздействия сигаретного дыма, масла и других загрязнений, а также для защиты от них пленки, чувствительной к влажности. Размер датчика составляет 5 мм х 7 мм.
Используя термостатический генератор влажности, сопротивление измеряли при различной относительной влажности. Для измерения датчик был подключен к нагрузочному резистору, и на него было подано напряжение переменного тока менее 3 В. Точность генерируемой влажности в термостатической испытательной камере лучше, чем 2% относительной влажности. Датчик показывает высокую чувствительность по отношению к относительной влажности и, как ожидается, логарифмическое поведение и имеет преимущество, заключающееся в линейности в диапазоне от 30% до 100%. Поскольку многие датчики были изготовлены на одной подложке, характеристики отклика сравнимы и показывают одинаковое поведение.
Кривая со сплошной линией показывает отклик для датчика с защитным слоем, а кривая с пунктирной линией показывает отклик для датчика без защитного слоя. Время отклика измеряется для быстрого изменения относительной влажности от 30% до 90% и наоборот. Для датчика с защитным слоем время реакции на адсорбцию и десорбцию составляет несколько секунд. Для датчика без защитного слоя время отклика составляет 100 секунд для адсорбции и 150 секунд для десорбции.
Этот датчик называется «Humicape» и был разработан компанией Vaisala в Финляндии и используется во многих приборах для измерения влажности, таких как радиозонды. В качестве подложки была выбрана стеклянная подложка. На этой подложке нижние двойные электроды прикреплены испарением индия. В качестве тонкопленочного чувствительного к влаге материала используется ацетат целлюлозы толщиной около 1 мкм. Сверху находится верхний электрод, который сделан путем испарения золота. Этот верхний электрод имеет толщину примерно от 10 нм до 20 нм и является достаточно пористым для переноса водяного пара. Верхний электрод, который действует как противоэлектрод к нижним двойным электродам, приводит к последовательному соединению двух емкостей. Преимущество этой конструкции состоит в том, что трудности соприкосновения с тонким верхним электродом устраняются.
Емкость приблизительно пропорциональна влажности окружающей среды в диапазоне от 0% до 100%. Датчик имеет хорошую точность и время отклика около 1 с, чтобы достичь 90% от установившегося значения.
В качестве подложки была выбрана подложка из оксида алюминия. На этой подложке расположены электроды, для этого была выбрана структура золотистой поверхности (или гребенчатая структура) толщиной от 8 до 10 мкм. Влагочувствительный слой готовили с различными соотношениями смешивания GTMAC (глицидилтриметиламмонийхлорид), PPGDE (полипропиленгликольдиглицидил) и MTHPA (метилтетрагидрофталевый ангидрид). На рисунке 7 показаны характеристики отклика датчика при 25 ° C и 1 кГц для смешанного отношения GTMAC / PPGDE / MTHPA = 100/0/70. Для измерений между электродами прикладывалось переменное напряжение 1 В. Импеданс датчика измерялся в диапазоне от 30% до 100%.
Кривая поглощения и десорбции показывает пропорциональное поведение. Для определения гистерезиса две пунктирные линии в диапазоне + – 2% относительной влажности показаны на рисунке 2. Для гистерезиса датчика это приводит к значению <2% относительной влажности. На рисунке 8 показано время отклика датчика. Этот датчик имеет время отклика 55 с для адсорбции и примерно такое же время отклика для десорбции. Таблица II показывает сравнение различных представленных датчиков. Датчик влажности резистивного типа показывает линейное поведение от 30% до 100%, поэтому датчик можно использовать в этом диапазоне влажности. Кроме того, этот датчик имеет защитную пленку, которая защищает датчик от воздействия окружающей среды. Этот момент является преимуществом для широкого спектра применений, но недостатком является время отклика. Датчик влажности емкостного типа показывает приблизительно линейное поведение от 0% до 100%, поэтому датчик можно использовать для всего диапазона. Пористый верхний электрод, который можно рассматривать как защитный слой. Время отклика этого датчика составляет 1 с, чтобы достичь 90% от установившегося значения. Датчик влажности импедансного типа демонстрирует линейное поведение в диапазоне от 30% до 90%, поэтому датчик можно использовать в этом диапазоне влажности с небольшим гистерезисом <2% относительной влажности. Время срабатывания датчика влажности импедансного типа составляет 55 с.
С помощью таблицы можно выбрать датчик для приложения, в котором основное внимание уделяется времени отклика или диапазону влажности. В этой статье были представлены три типа датчиков влажности. Влажность играет важную роль во всех областях, поэтому ее необходимо контролировать. Из-за различных областей применения важную роль здесь играет диапазон влажности и время отклика. В местах, где датчик подвергается воздействию окружающей среды, а контролируемая влажность находится в диапазоне от 30% до 100%, можно использовать датчик влажности резистивного типа. Если требуется быстрое время отклика, тогда датчик не подходит для этих областей, и можно выбрать емкостный датчик. Датчик влажности емкостного типа также подходит для областей, где диапазон влажности должен контролироваться в диапазоне от 0% до 100%. В областях, где влажность находится в диапазоне от 30% до 90%, а диапазон колеблется, можно использовать датчик влажности импедансного типа с низким гистерезисом <2% и временем отклика 55 с для адсорбции и десорбции. .
Если взглянуть на школы в Ричмонде, штат Калифорния, и сравнить их со школами в Конкорде, штат Калифорния, можно увидеть огромную разницу. Мало того, что жилой
Преподавание существительных в важной области интересов в преподавании английского языка, которая всегда привлекала мое внимание и внимание моих учеников. Это обширная область, которая может связать
В графическом романе Элисон Бешдель «Веселый дом» она рассказывает о своей семье, но больше о своих отношениях с отцом. Она изображает своего отца эмоционально разъединенным