温度传感器和湿度传感器原理

感知湿度和温度至关重要，在我们许多人目前正在经历的严寒冬季中更是如此。不仅日常生活中重要，在制造行业也尤为重要。比如正确安装和使用湿度变送器后，楼宇自动化系统可以确定空气何时变得太干或太湿而无法舒适。

        一、温度传感器

        温度传感器用于确定物体或系统产生的热量或冷量。它能够感应/检测温度的任何物理变化，并输出模拟或数字信号。温度传感器分为两类：接触式温度传感器必须与被感测对象进行物理接触，并通过传导监测温度变化。接触式温度传感器通过对流和辐射监测温度变化。

        二、湿度传感器

        湿度是空气中水蒸气的量。空气中的水蒸气量对人体舒适度和各种工业过程都有影响。水蒸气还对多种物理、化学和生物过程产生影响。湿度传感器通过检测电流或空气温度的变化来工作。湿度传感器分为三种基本类型：电容式、电阻式和热式。这三种类型中的每一种都将持续监测大气中的微小变化，以计算空气湿度。

        通过在两个电极之间夹入一条薄金属氧化物，电容式湿度传感器可以确定相对湿度。金属氧化物的电容量随周围大气的相对湿度而变化。主要应用领域是天气、商业和工业。电阻式湿度传感器使用盐中的离子测量原子的电阻抗。盐介质两侧的电极电阻随着湿度的变化而变化。两个热传感器根据周围空气的湿度导电。一个传感器密封在干燥的氮气中，而另一个则暴露在环境空气中。这两个值之间的差异表示相对湿度。

        湿度传感器是一种电子设备，可检测环境中的湿度并将其转换为电信号。湿度传感器有多种尺寸和配置；一些被集成到手持设备（如智能手机）中，而另一些被集成在更大的嵌入式系统（如空气质量监测系统）中。比如恒歌温湿度变送器广泛用于气象、医疗、汽车和 HVAC 行业以及制造业。工业级高精度湿度传感器在各种恶劣的环境下都能保证测量准确。

        三、计算方式

        湿度传感器根据计算湿度的方法分为两类：相对湿度 (RH) 传感器和绝对湿度 (AH) 传感器。相对湿度值是通过比较给定温度下的实时湿度读数与该温度下空气中的最大湿度来确定的。因此，相对湿度传感器必须测量温度才能计算相对湿度。相比之下，绝对湿度是独立于温度确定的。

        四、传感器的应用

        温度传感器具有几乎无限的实际应用，比如它们也用于各种医疗产品，包括磁共振成像 (MRI) 设备和便携式超声扫描仪。温度传感器用于我们家中的各种电器，从冰箱和冰柜到炉灶和烤箱，以确保它们加热到适合烹饪、空气糖果/加热器的温度。即使是普通的电池充电器也利用它们来防止根据电池温度对电池过度充电或充电不足。

        虽然石油开采似乎不太可能用于温度传感器，但它们对于确保安全有效的石油开采实践至关重要。石油钻头的末端装有一个温度传感器，该传感器会在需要停止钻探时提醒工人，因为当温度升高得太高时（因为它会不停地钻入地下深处），它会变得太热并破裂。

        温度传感器安装在汽车的散热器中。这很关键，因为当循环通过汽车发动机的水达到不安全的高温时，它们会提醒您，如果超过，可能会导致发动机失效，以及车内的气候控制/。通过根据温度自动调整参数，有效地避免了这种情况，而不会使驾驶员处于危险之中。

        HVAC 系统需要温度测量，以帮助保持房间或建筑物的最佳温度。几乎每个家庭和办公室的空调装置和系统都需要温度传感器。它们还可用于通过检测意外的温度异常来检测泄漏。

        可再生能源依靠温度传感器高效运行。太阳能热泵、风力涡轮机、生物质燃烧应用和地热源都依赖于温度调节和测量。

        五、精度校准

        为了确定传感器的精度，将获得的值与参考标准进行比较。为了验证湿度传感器的准确性，我们使用“饱和盐"方法创建标准。简而言之，当某些盐（离子化合物，如食盐）溶解在水中时，它们会产生已知湿度的气氛。

        这些化学特性用于创建具有已知相对湿度 (RH) 百分比（即参考标准）的微环境，然后由传感器读取。更准确地说，我们将在密封罐中准备溶液以保持大气，然后将连接的传感器放入密封罐中。之后，重复读取传感器并记录值。

        我们可以通过使用几种不同的盐重复该过程来为被测传感器开发配置文件，每种盐都会产生不同的相对湿度。因为我们知道每个微环境的相对湿度，我们可以将传感器读数与那些已知值进行比较，从而确定传感器的精度。

        如果偏差很大但并非无法克服，我们可以通过在软件中采用数学校准程序来提高测量的准确性。