Как правильно выбрать датчик влажности

При измерении влажности в атмосфере или в газе различают две величины: относительная влажность и абсолютная влажность.

Абсолютная влажность

Она определяется как масса водяного пара, содержащегося в объеме сухого воздуха или газа. Абсолютная влажность не зависит от температуры воздуха или газа и обычно выражается в граммах на единицу объема.

Относительная влажность

Относительная влажность выражается в процентах и определяется как отношение массы водяного пара, присутствующего в воздухе (абсолютная влажность), к максимальной массе водяного пара, которую может содержать воздух (при превышении этого значения водяной пар конденсируется).
Чем теплее воздух или газ, тем больше водяного пара он может содержать, а значит, при одинаковой массе водяного пара относительная влажность меняется в зависимости от температуры.
Температура, при которой относительная влажность воздуха достигает 100% и происходит конденсация, называется температурой точки росы.

Существует три основных типа датчиков влажности:

Емкостные датчики

Они состоят из слоя влагочувствительного диэлектрического материала, помещенного между двумя электродами и образующего конденсатор, емкость которого изменяется в зависимости от относительной влажности воздуха.

Они являются линейными и измеряют относительную влажность от 0% до 100%.

Эти датчики выполняют высокоточные измерения окружающей среды. Датчики данного типа используются в области промышленности и метеорологии.

Резистивные датчики

Они измеряют изменение электрического импеданса, или сопротивления гигроскопической среды (в качестве которой может выступать проводящий полимер или соль) с помощью ионов. Сопротивление этого чувствительного элемента изменяется в зависимости от влажности.

Данные датчики не очень точно измеряют значения относительной влажности ниже 5%. Однако их преимущество заключается в меньшей стоимости. Поэтому если вам не требуется высокая точность измерения, они станут хорошим выбором.

Датчики точки росы

Они измеряют температуру точки росы, то есть температуру, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, начинает конденсироваться. Таким образом, они позволяют определить влажность воздуха.

Эти датчики имеют более сложное устройство, чем предыдущие, и чаще используются в лабораторных условиях.

Емкостный датчик влажности ROTRONIC

Емкостные датчики влажности имеют чувствительный элемент из гигроскопичного диэлектрического материала, помещенный между парой электродов. Таким образом, этот элемент образует конденсатор, контактирующий с атмосферой (воздуха или газа), влажность которой необходимо измерить.

Поглощая влагу из атмосферы, диэлектрический материал изменяет емкость конденсатора в зависимости от относительной влажности атмосферы.

Преимущества:

• они надежные, точные и стабильные
• они имеют быстрое время отклика
• они обеспечивают широкий диапазон измерения относительной влажности (от 0% до 100%)
• кроме того, они обладают широким температурным диапазоном (от -70 до +200°C)
• они имеют небольшие размеры и легко интегрируются в существующее оборудование
• они устойчивы к воздействию конденсата, пыли и химических веществ

Недостатки:

• они менее точны при очень низких уровнях влажности (менее 10%)
• они дороже резистивных датчиков

Резистивный датчик влажности Rotronic

Резистивный датчик влажности измеряет изменение электрического сопротивления гигроскопической среды, например, проводящего полимера, соли или обработанной подложки. Резистивные датчики обычно состоят из электродов из благородных металлов, нанесенных на подложку, или электродов, намотанных на пластиковый или стеклянный цилиндр. Подложка покрыта солью или проводящим полимером, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от влажности атмосферы вокруг чувствительного элемента.

Эти датчики более экономичны и обладают тем преимуществом, что их можно заменить на месте, то есть не требуется калибровка нового датчика.

Преимущества:

• они немного экономичнее емкостных датчиков
• они могут быть заменены на месте без необходимости калибровки 
• они пригодны для работы в среднем диапазоне относительной влажности (от 20% до 90%).

Недостатки:

• они не подходят для работы в экстремальных условиях
• они чувствительны к конденсату и химическим веществам.

Датчик точки росы Ahlborn

Датчики точки росы используют оптический принцип измерения для определения температуры точки росы в атмосфере. Они действуют за счет зеркала, которое отражает пучок света и направляет его на датчик. Поверхность зеркала охлаждается термоэлектрическим элементом (элементом Пельтье). При достижении точки росы на зеркале образуется конденсат, и оно отражает меньше света на оптоэлектронный датчик. Затем датчик температуры измеряет температуру зеркала (температуру точки росы), на основании которой делается вывод о влажности воздуха.

Преимущества:

• они обладают высокой долговременной устойчивостью
• они быстро реагируют на изменение влажности
• они устойчивы к конденсату

Недостатки:

• они требуют чистой производственной среды
• они не линейны при относительной влажности ниже нескольких процентов
• дорогие по сравнению с другими технологиями

После того как вы определились с типом датчика влажности, достаточно учитывать обычные критерии выбора датчика:

• Диапазон измерения
• Точность
• Разрешение
• Выходной сигнал и тип электрического разъема
• Установка и соединение
• Рабочая температура и уровень защиты в зависимости от условий эксплуатации