温湿度传感器的选择与应用

由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温湿度一体的传感器就会相应产生。温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。市场上的温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。 

温度是度量物体冷热的物理量，是国际单位制中7个基本物理量之一。在生产和科学研究中，许多物理现象和化学过程都是在一定的温度下进行的，人们的生活也和他密切相关。 而湿度很久以前就与生活存在着密切的关系，但用数量来进行表示较为困难。对湿度的表示方法有绝对湿度、相对湿度、露点、湿气与干气的比值（重量或体积）等等。日常生活中最常用的表示湿度的物理量是空气的相对湿度，用%RH表示。在物理量的导出上相对湿度与温度有着密切的关系。一定体积的密闭气体，其温度越高相对湿度越低，温度越低，其相对湿度越高。 

温湿度传感器在选择时需要注意测量范围、测量精度、时漂和温漂等。其中测量精度是湿度传感器最重要的指标，每提高—个百分点，对湿度传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。所以使用者一定要量体裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。如在不同温度下使用湿度传感器，其示值还要考虑温度漂移的影响。 

温湿度传感器应用在众多领域， 特别是在实时记录温湿度变化的工作中最为广泛。以最近比较关注的乙肝疫苗为例。在疫苗、菌苗等生物制品从制药厂成品仓库发运，到给有关人群接种的冷链储运过程中，通过对其所处环境温度的监测记录，可以确认其质量，保证免疫接种效果。温湿度传感器方便、可靠地解决了这一问题。不同的疫苗、菌苗对于储运环境温度有不同的要求。要确保菌、疫苗在储运过程中的安全，必须对储运过程中的环境温度进行全过程的检测记录，而且应该是全自动的检测记录，不应有任何的人为因素，以提高数据的可靠性。高品质高精度的温湿度传感器可以完美的完成这一功能，因为它可以在没有外界电源供电的情况下还可以长时间记录。

温湿度传感器在纺织业定型机节能改造中的应用 
定型机在排除废气中既有水蒸汽、烟气，又有热空气。如何提升水蒸汽、烟气的含量，减少排放的热空气，从而达到减少能量的消耗。国家发改委《印染行业准入条件》中要求“定型机及各种烘燥工艺中安装湿度在线监测装置”。目前大多数印染厂所采用的温湿度的调节方式都是简单的手动调节方式。具体调节由设备顶部的排气风机控制，排气管道上装有手动的调节阀门，当设备内的湿度过大时，调节阀门角度使通风量增大，这样就降低了设备内的湿度；反之则使通风量减少。但对烘箱内的温湿度只能从经验中得知，误差较大时，能造成严重的能源浪费。若采用智能化的监控方式，则是一种节约能源的有效途径。 

在给定的烘干时间内，烘箱内水分蒸发量与织物的原料成分、面料密度、幅宽、烘干前后本身含水率以及烘干速度等参数有关。织物烘燥时，必须同时具备两个条件：提供使水分蒸发所需的热量；使已汽化水分离开织物，形成水蒸汽分压梯度。当生产品种确定以后，烘干过程中的成本取决于所需补充的新鲜空气用量和排出空气中的水分含量。 

烘燥机在不同的排气湿度情况下，“蒸发效率”和“能耗”的变化是非线性的。当排气湿度低于20％时，能耗急剧增加，而蒸发效率变化甚微，当将排气湿度作相当小的调节时，对蒸发效率影响很小，而能耗却显著减少。通常情况下将20％作为烘燥机排气湿度的最佳值。 

定型机热利用效率不到30%，其中最大的热损失是排气过程中。经测定，排气湿度在5%时，空气体积是水蒸汽的19 被；而排气湿度20%时，空气体积是水蒸汽的4 倍。相差水蒸汽体积15 倍的热空气所携带的热量完全是浪费，装高温湿度测控仪，自动控制定型机烘干湿度，可以节省大量加温费用。

温湿度传感器在环境检测中的应用 

温湿度传感器在各类公共设施中的应用也非常普遍，这里以地铁为例。由于地铁的运量大，也就是乘客流量大，所需要的新风量变化大。因此地铁的空调负荷变化大，要实现节能必须借助于自动控制的手段。作为自动控制系统必不可少的组成部分，温湿度传感器在地铁中越来越多的起着重要的作用，主要使用的传感器有室内温湿度传感器、管道温湿度传感器。 

一般可以在车站的站厅和站台区等公共区内以及重要的设备房内设置室内温湿度传感器，以监测车站实时的温度及湿度。这些参数可以帮助运营人员对车站各系统工况进行合理的调整，以保持车站公共区始终处于较为舒适的环境、确保设备房一直处于合适的温度之下。室内温湿度传感器一般装在车站站厅、站台以及设备房的墙面上或顶上。 

与此同时，可以在车站的新风室和回风室安装管道温湿度传感器，以监测室外新风和车站内的温度以及湿度。环境控制系统可以根据传感器采集到的数据来判断车站的环境质量，并根据预先设计好的各种工况来进行自动切换，以实现自动控制系统对车站环境的自动控制，使得车站环境始终处于较为舒适的环境之中，并最终实现节能减排的目的。管道温湿度传感器一般安装在新风室和回风室的墙壁上。 

图2所示为HD200系列温湿度传感器，该产品适用于较为恶劣的工况环境，稳定性佳，易于安装和维护，可根据现场需要对温度、相对湿度、露点进行两两组合测量，并将其转换为模拟电流环输出，符合EMC电磁兼容标准。变送器外壳材质为铝合金，探杆材质为SS304不锈钢，探头材质为SS316不锈钢，烧结过滤器为SS316不锈钢，栅格过滤器为镀铬ABS，壳体防护等级IP65，探杆长度250-260mm。

温湿度传感器的发展趋势 

在工业现场，特别是那些环境因素对生产过程影响比较大的车间，对现场环境因素的监测很重要，而随着工业自动化的迅速发展，工业以太网在工业中应用的普及，它能使用户对现场的一些环境因素实现一个远程的监测，突显其便利性和适时性。图3是一个网络拓扑图，温湿度传感器挂在集线器上，集线器在给温湿度传感器供电的同时，还对传感器采集的数据信息进行传递；集线器通过工业以太网来与上位机相连，数据信息就通过工业以太网传送到上位机。通过上位机用户可以远程监测现场的温度与湿度。