保持湿度传感器高精度的常用方法

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保持湿度传感器高精度的常用方法

来源：广州微卓测控科技有限公司 2025年01月10日 09:29

精度（Accuracy）即测量的准确度，指被测量对象的测量值之间的一致程度，及与其“真实值”的接近程度。在实际应用中，湿度传感器的精度会受到各种因素的影响，从而偏离原来的值，故高精度并非“一劳永逸”，它会变化的。

罗卓尼克（Rotronic）湿度传感器被广泛应用于不同的行业，如制药、半导体、暖通、数据中心、气象、农业等。它们能够取得客户的信赖，全凭自身过硬的“本事”——测量精确。但随着时间的推移，传感器会受到不同因素的影响，导致测量漂移，那么如何在应用中保持罗卓尼克湿度传感器的高精度，咱们一起来探讨下。

认识HgroClip湿度传感器

罗卓尼克湿度传感器采用电容式测量方法测定空气中的湿度。传感器元件由不同的层组成，并且会根据主要应用的不同而开发不一样的层。

外层是特氟龙材质，带5微米的小孔，用作防止污染的防护层，上面会印制关于此传感器的重要信息，如生产年份、中间批号以及传感器类型等，最后四位数字表示以0.1PF为单位的电容。当更换传感器时，需要确保更换的传感器具有尽可能高的电容，否则会出现测量错误。

特氟龙保护层下有两个电极，两者之间插入聚合物HT-1或IN-1（吸湿介电层），其吸收水蒸气的量因环境湿度不同而不同，这会改变电容器（湿度传感器）的电容量，据此可以确定湿度。

影响湿度传感器精度的因素

工作的温度范围、校准不确定性、长期漂移和环境污染物等因素在决定设备真正的长期性能（测量精确）方面都起着至关重要的作用。

温度范围内的精度变化

参数表上标定的精度规格是仅在特定温度范围内有效。例如，23°C或20°C±5°C范围内精度为±0.8%rh，如果在参数范围外使用仪器，其精度可能会降低。这是因为相对湿度探头对温度敏感，其性能受到环境温度变化的影响。所以，在使用过程中，要注意温度是否偏离了校准温度，否则可能会造成湿度传感器的精度下降。

罗卓尼克的湿度传感器具有自动温度补偿功能，以在宽范围的温度条件下保持准确的测量。传感器内置AirChip 3000电子元件，在存储器中保存了一组31个表，对应-100°C至+200˚C范围内的温度值。每个表都含有以1%rh的阶跃变化在0%rh和100%rh之间的补偿数据。结合高精度温度测量、低功耗、低自热设计和先进的电子元件，罗卓尼克HygroClip传感器可以在广泛的温度范围内实现精确的相对湿度和温度测量。

潜在的挑战——长期漂移

由于电子元件老化、机械磨损和污染物（灰尘、颗粒或化学蒸汽）积聚等因素影响，传感器读数随着时间的推移而变化，产生漂移。湿度传感器类似“空气呼吸器”，所以更容易受到环境影响。

以上为传感器受到外在影响后的变化

当漂移超过3%rh时，Rotronic建议更换传感器，因为传感器之后会漂移得越来越快。

罗卓尼克湿度和温度探头在清洁空气中使用时的漂移为每年小于1%RH。

测量的迟滞性

传感器的迟滞性是指在测量过程中，由于传感器自身的惯性或响应速度等原因，测量结果会出现滞后或延迟的现象。如果传感器长时间暴露在高湿和高温下，传感器滞后现象会增加，传感器迟滞性过大，将会影响其测量结果的准确度。

在实际测量应用中，条件非常多样化，迟滞可能会也可能不会达到最大值。因此，将迟滞视为一个既不能全部预测也不能补偿的随机值也是合理的。

保证精度常用的方法

#精度

测量性能的关键因素

调整

上述已经介绍罗卓尼克每个HygroClip传感器都内置一个微控制器AirChip3000，存储有两个表（A1%和A2%），其中包括应用于湿度传感器生成的原始湿度数据的校正（线性化）。每个表包含101个值（从0到100%rh，阶跃变化1%rh），以实现湿度传感器非常精确的线性化。表A1%为出厂默认值。表A2%保存了用户在调整过程中产生的额外校正。线性化湿度值是通过将两个表中的相应校正值加到原始湿度值上而获得的。

通常，仪器制造商推荐的调整值是以最小化线性误差为目标确定的。调整这些值应能减少线性误差。

罗卓尼克关于调整点的建议：

湿度和温度测量的三个点调整可确保传感器在不同环境条件下的精确性能。

1.第一个调整点在23°C和35%rh下：该标准调整点用于提高传感器在典型环境条件下的基准精度。在这个点下的调整有助于确保在温和环境中进行可靠的测量。

2.第二个调整点在23°C和35%rh以上如 50%rh - 80%rh下：在较高湿度水平下的调整点，如80%rh，可以提高传感器在较高湿度条件下准确测量的能力。这一步对于验证湿度水平升高时的性能至关重要，可确保传感器在其工作范围内保持准确。

3.第三个调整点在23°C和35%rh以下如10%rh - 20%rh下：这个低湿度调整点提高了传感器在干燥条件下的性能。低于20%rh的调整对于确认传感器即使在湿度很小的环境中也能检测并报告精确的数据至关重要。

通过使用这三个不同点的调整可确保传感器的整体精度得到优化，并在宽湿度范围内保持公差水平。

校准

校准是将测量仪器的输出与参考值进行比较，并出具结果。而调整是改变仪器的输出并校准它以匹配参考的输出。因为应用中存在的一些外在因素会导致测量漂移，在一定的周期内，需要通过校准来判断传感器的精度是否在限定的规格内。

用于提供已知湿度和温度值进行校准的参考仪器有其自身的不确定性，如精度、重复性、再现性不一样，会影响仪器校准的可靠性和稳定性。所以参考仪器的选择对校准数据的可靠性很重要，校准仪器本身精度都不高，那么校准出来的传感器数据就更加不准确了。

过滤帽

相对湿度传感器对环境中的污染物特别敏感，为了避免这些污染物影响读数，选择合适的保护过滤帽是一个必要的选择。Rotronic提供不同材质的过滤帽，以应对不同污染物对探头的影响。

选择正确的湿度传感器，并在安装、维护、校准、调整中运用良好的实践，才能在应用中维持传感器的长期测量性能。

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