相對(duì)濕度傳感器面臨的難題之一是其暴露的感應(yīng)元件會(huì)隨著時(shí)間的推移而老化。持續(xù)暴露在潮濕空氣和環(huán)境中的揮發(fā)性有機(jī)化合物，例如在傳感器材料上沉積的苯或乙二醇，會(huì)導(dǎo)致傳感器的精度偏離其規(guī)格。這需要停用系統(tǒng)以更換或校準(zhǔn)傳感器，從而增加總擁有成本。在本文中，我將討論相對(duì)濕度傳感器的精度和長(zhǎng)期漂移，以及這些參數(shù)如何影響終端設(shè)備的性能和壽命。

 

長(zhǎng)期漂移和精度是濕度傳感器的一些重要規(guī)格。在當(dāng)今的濕度傳感器中，尤其是電容式傳感器，通常具有2%到3%的相對(duì)濕度精度和最大3%到4%的相對(duì)濕度精度。這種精度就是所謂的傳感器在投入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用之前的初始精度，并且不包括長(zhǎng)期漂移。

 

電容式傳感器的長(zhǎng)期漂移通常約為每年0.25%至0.5%相對(duì)濕度。盡管與電阻式傳感器相比，這種漂移非常小（每年大概1%相對(duì)濕度），但10年內(nèi)它仍可以達(dá)到5%的相對(duì)濕度漂移，并成為重要的誤差源，影響家電或汽車等預(yù)期運(yùn)行時(shí)間超過10年的設(shè)備。

 

圖1展示了精度和長(zhǎng)期漂移在10年內(nèi)達(dá)到8%相對(duì)濕度的過程。以冰箱為例，如果漂移導(dǎo)致錯(cuò)誤的高濕度讀數(shù)，壓縮機(jī)將不必要地開啟，導(dǎo)致運(yùn)行效率降低，并縮短壓縮機(jī)的壽命。

 

圖1：具有長(zhǎng)期溫漂的濕度傳感器精度

 

在易腐食品、生命科學(xué)和醫(yī)藥產(chǎn)品儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)壤滏湋?yīng)用中，濕度精度也變得越來越重要。借助電池供電的無線跟蹤器和數(shù)據(jù)記錄器，傳感器可以持續(xù)記錄食品運(yùn)輸以及園藝和原材料粉末的溫度和濕度信息。記錄儀可預(yù)測(cè)產(chǎn)品壽命，因此需要高度可靠，且準(zhǔn)確度可追溯到美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)符合嚴(yán)格的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)17025規(guī)定。

 

功耗是另一項(xiàng)重要規(guī)格；在由電池供電的應(yīng)用（例如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄器和環(huán)境傳感器）中，功耗可能意味著是使用更大、更昂貴的電池，還是使用有助于降低成本的更小電池。低功耗使由電池供電的應(yīng)用運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)，但隨著時(shí)間的推移，精度變得更加重要；如果精度發(fā)生變化，則可能需要進(jìn)行校準(zhǔn)。 

 

TI設(shè)計(jì)的HDC3020相對(duì)濕度傳感器可在降低功耗的同時(shí)延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命，其架構(gòu)支持在整個(gè)電源電壓范圍內(nèi)精確測(cè)量溫度和濕度，其規(guī)格為：1.5%相對(duì)濕度典型值和2%相對(duì)濕度最大值，長(zhǎng)期漂移每年小于0.21%相對(duì)濕度。這些參數(shù)有助于延長(zhǎng)電器和其他類型系統(tǒng)的使用壽命，將10年后的長(zhǎng)期誤差從8%的相對(duì)濕度降至4%的相對(duì)濕度，降幅高達(dá)50%，如圖1所示。

 

HDC3020具有集成的漂移校正技術(shù)，可以減少由自然老化、環(huán)境壓力或與污染物相互作用引起的漂移。該技術(shù)的初步性能可以使用HDC3020 EVM進(jìn)行評(píng)估。有關(guān)環(huán)境影響的更多信息，請(qǐng)閱讀白皮書：《85°C/85%加速壽命測(cè)試對(duì)聚合物型相對(duì)濕度傳感器的影響》。

 

HDC3020還集成了具有超低功耗的高精度0.1°C（典型值）和0.4°C（最大值）溫度傳感器。濕度和溫度都是NIST可追溯的，經(jīng)測(cè)試符合ISO 9001:2015程序、NIST、ISO和IEC 17025等標(biāo)準(zhǔn)。可拆卸膠帶和IP67永久濾波器蓋板選項(xiàng)允許對(duì)印刷電路板進(jìn)行沖洗和保形涂敷，并分別在惡劣條件下起到防塵和防水的作用。

 

結(jié)語

 

選擇濕度傳感器時(shí)，您不僅要考慮精度，還要考慮長(zhǎng)期漂移和環(huán)境因素，因?yàn)闈穸葌鞲衅魃下懵兜目涨粫?huì)加速傳感器老化。針對(duì)溫度和濕度的NIST可追溯性是確保首次發(fā)布的系統(tǒng)提供出色精度的好方法，但它沒有考慮其他方面，例如傳感器老化或沾污引起的漂移。有必要通過超小的長(zhǎng)期漂移和漂移校正，保持傳感器在壽命內(nèi)具有出色精度，無需重新校準(zhǔn)。選擇高度可靠的傳感器會(huì)直接實(shí)現(xiàn)性能更高、更可靠的產(chǎn)品。

 

 

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