原创《温湿度传感器测量中温度变化对相对湿度测量影响》：本论文为您写相对湿度毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
【摘 要】 在日常的温湿度传感器或温湿度变送器的校准工作中,通常是由精密露点仪作为标准器,标准相对湿度发生器作为配套设备来对其进行校准.在检测过程中,经常会遇到由于检测环境温度的影响,测量湿度值多次检测结果不一致的情况.尽管数值相差有时并不大,但是,作为计量检定工作,就需要对其形成原因探个究竟了.本文从工作原理及公式推理等多角度,着重分析了温湿度传感器测量中,温度变化对相对湿度测量的影响.
【关键词】 温湿度传感器 温度变化 相对湿度
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.04.017
日常的温湿度传感器或温湿度变送器的校准工作,一般是由精密露点仪作为标准器,标准相对湿度发生器作为配套设备来对其进行校准.所用标准器的型号或测量方式不同,标准器和配套的标准湿度发生器的连接方式就会略有不同.
通常标准器和配套设备的连接有两种主要方式.一种是标准器的传感器是直接露在外面的,和显示仪表分开,中间由数据线连接,这种形式的标准器,可以将露点探头直接和被检测的温湿度传感器一同放入标准湿度发生器中进行比较检测.另一种方式是,所用标准器的传感探头是内置于机器内部的,检测时,是标准湿度发生器发生标准湿度,湿度气流同时分作两路,一路通到标准器中,一路通到标准湿度发生器的测量室中,这样通过标准器的显示屏幕读出标准湿度值,同时读出放置于测量室中的被测温湿度传感器的相对湿度读数,两者进行比较,从而得出相应检测结果.
连接精密露点仪和相对湿度发生器所用的连接管是聚四氟乙烯管,或叫特氟龙管,是已知的可用作相对湿度测量连接管材里面最合适的管材.它不沾附任何物质,又拥有较低的渗透性,可以说,是相对湿度测量中对测量结果影响最小,性质最理想的管材.
但是,聚四氟乙烯管虽然能够防渗透,却也防不了温度变化对流经其内部的气流的湿度的影响.而众所周知,按照道尔顿分压定律及饱和水蒸气压曲线：温度变化,饱和水蒸气压也变化.又由于相对湿度和饱和水蒸气压有关,因此,相对湿度受温度影响很大.而对于计量检测工作而言,些许的温度变化和温度影响就会给最终的相对湿度测量结果的准确性带来巨大的影响.
图1 水的饱和蒸汽压和温度曲线图
在实际检测工作中,检定人员会发现,在室内温度略有不同时,同样的标准器及配套设备,同样的被检测设备,最终测得的被测设备所显示的相对湿度值会略有不同,有时候不同温度测量条件下的相对湿度测量值可以相差近2%.由于被测设备的不确定性,这里就不单纯列举实际被测设备的例子来说明温度变化对相对湿度测量的影响.因为,被测设备本身就会有重复测量时所涉及的重复性问题,所以,并不一定有很强的代表性.这里是利用一个可以进行露点和相对湿度计算及转换的计算软件来分析计算一组数据,从而来说明温度变化对相对湿度测量的影响.
在实际检测过程中,气压是保持不变的,同时由于特氟龙管材的低渗透性,露点温度也可以认为不受影响.
对于标准器和配套设备的第一种连接方式,可以认为：温度变化对相对湿度测量结果影响可忽略不计.因为,标准器的传感探头和被测设备的传感探头同时都放置在标准湿度发生器的测试室中,客观上说,温度变化,对相对湿度的测量值肯定是有影响的,但是最终我们要得出的是相对湿度的差值,即：
[ΔH]等于[H-HB] （1）
式中：[ΔH]——相对湿度示值误差；
[H]——被测设备显示的相对湿度示值；
[HB]——标准器显示的相对湿度示值.
温度变化对相对湿度的变化影响对于放置在同一个测试室中的标准器和被测设备是相同的,可以将这个变化量定义为,则温度变化后标准器及被测设备示值变为：
[H]等于[H+Hd] （2）
[HB′]等于[HB+Hd] （3）
则：[ΔH]等于[H-HB]等于[（H+Hd）-（HB+Hd）]
等于[H-HB]等于[ΔH] （4）
通过（4）式可以看出,最终两次的测量示值误差是相同的,尽管实际测量值的确有了变化,但是对于最终的测量示值误差,温度变化对相对湿度的影响是可以互相抵消的.
而对于第二种连接方式,由于标准湿度发生器产生的湿气一路直接通到测试室,一路需要一段连接管线,通到作为标准器的精密露点仪气室中,这中间连接管线是暴露在环境温度中的,标准湿度发生器中的温度可能是标准的20℃,但是经过了这段管线后进入标准器中的气体温度就不是20℃了,会略有变化,而标准器的温度传感器是放置在测试室中的,温度是标准的20℃,标准器中的数据处理模块会按照标准的20℃来处理数据,输送过来的气体中的湿度在显示器上的显示值自然就会比实际的相对湿度值有偏差.同时,被测设备放置在标准湿度发生器的测试室中,有一部分会裸露在外界环境空气中,裸露在外的壳体的温度也会或多或少的传导至下方的传感器壳体上,会对实际传感器上感受的温度也有少许影响,这样一来,也会对被测设备自己内部模块中计算出的相对湿度示值有影响.
这里列出一个表格,表格中分别列出了温度高于20.0℃的0.1℃、0.2℃、0.3℃及0.5℃条件下,相对湿度的实际值和20.0℃条件下的标准相对湿度值比较,可以看出相互之间的差距.比20.0℃低的温度的情况类似,这里就不再赘述.
通过表格可以看出,在温度变化达到0.5℃时,对于相对湿度的测量结果影响是很大的,相差2%以上都是可能的.对于一些精度要求较高的被测设备来说,这个偏差是不可以忽略的.
在 F1076-2001《湿度传感器校准规范》中,对于校准条件中的温度环境条件满足（23±5）℃即可,但是,从实际检测过程及不同标准器及其自身特点角度来看,单纯满足这个条件,对于精密测量还是有待商榷的.尽管我们所用的标准器及配套设备是有不确定度量值传递的,但是,仍然不能很好的取代温度对相对湿度测量的影响.
因此,基于上述原因,为了尽量减少温度变化对相对湿度测量带来的影响,在实际测量过程中,最好实验室内装有空调,比如在测量中需要在20℃条件下测量不同的相对湿度点,那么将空调设置到20℃,尽量使室内环境温度接近标准湿度发生器测试室所设置的温度值.这样一来,虽然并不能从根本上完全保证测量温湿度传感器的相对湿度示值时环境温度严格和测试室中的温度一致,但是通过这一方式,尽量使二者的条件趋于一致,这样就可以最大程度上的减少温度变化对相对湿度示值测量的影响.
作者简介
刘鑫,东北大学自动化专业硕士研究生,工程师,一直从事温度、湿度、压力等计量检测工作.
（责任编辑：张晓明）
相对湿度论文参考资料：
结论：温湿度传感器测量中温度变化对相对湿度测量影响为关于本文可作为相关专业相对湿度论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文湿度90%是什么概念论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
