“高溫濕度測(cè)量”讓您的機(jī)器“萎靡不振”
九純健讓您的設(shè)備“興奮不已”
進(jìn)入21世紀(jì)后，特別在我國(guó)加入WTO后，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品面臨巨大挑戰(zhàn)。各行業(yè)特別是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都急切需要應(yīng)用電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行改造和提升。例如紡織行業(yè)，溫濕度是影響紡織品質(zhì)量的重要因素，但紡織企業(yè)對(duì)溫濕度的測(cè)控手段仍很粗糙，十分落后，絕大多數(shù)仍在使用干濕球濕度計(jì)，采用人工觀測(cè)，人工調(diào)節(jié)閥門、風(fēng)機(jī)的方法，其控制效果可想而知。制藥行業(yè)里也基本如此。而在食品行業(yè)里，則基本上憑經(jīng)驗(yàn)，很少有人使用濕度傳感器。值得一提的是，隨著農(nóng)業(yè)向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，許多農(nóng)民意識(shí)到必需擺脫落后的傳統(tǒng)耕作、養(yǎng)殖方式，采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來(lái)應(yīng)付進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，并打進(jìn)國(guó)外市場(chǎng)。各地建立了越來(lái)越多的新型溫室大棚，種植反季節(jié)蔬菜，花卉；養(yǎng)殖業(yè)對(duì)環(huán)境的測(cè)控也日感迫切；調(diào)溫冷庫(kù)的大量興建都給溫濕度測(cè)控技術(shù)提供了廣闊的市場(chǎng)。我國(guó)已引進(jìn)荷蘭、以色列等國(guó)家較先進(jìn)的大型溫室四十多座，自動(dòng)化程度較高，成本也高。國(guó)內(nèi)正在逐步消化吸收有關(guān)技術(shù)，一般先搞調(diào)溫、調(diào)光照，控通風(fēng)；第二步搞溫濕度自動(dòng)控制及CO2測(cè)控。此外，國(guó)家糧食儲(chǔ)備工程的大量興建，對(duì)溫濕度測(cè)控技術(shù)提也提出了要求。
但目前，在濕度測(cè)試領(lǐng)域大部分濕敏元件性能還只能使用在通常溫度環(huán)境下。在需要特殊環(huán)境下測(cè)濕的應(yīng)用場(chǎng)合大部分國(guó)內(nèi)包括許多國(guó)外濕度傳感器都會(huì)“皺起眉頭”！例如在上面提到紡織印染行業(yè)，食品行業(yè)，耐高溫材料行業(yè)等，都需要在高溫情況下測(cè)量濕度。一般情況下，印染行業(yè)在紗錠烘干中，溫度能達(dá)到120攝氏度或更高溫度；在食品行業(yè)中，食物的烘烤溫度能達(dá)到80-200攝氏度左右；耐高溫材料，如陶瓷過(guò)濾器的烘干等能達(dá)到200攝氏度以上。在這些情況下，普通的濕度傳感器是很難測(cè)量的。
高分子電容式濕度傳感器通常都是在絕緣的基片諸如玻璃、陶瓷、硅等材料上，用絲網(wǎng)漏印或真空鍍膜工藝做出電極，再用浸漬或其它辦法將感濕膠涂覆在電極上做成電容元件。濕敏元件在不同相對(duì)濕度的大氣環(huán)境中，因感濕膜吸附水分子而使電容值呈現(xiàn)規(guī)律性變化，此即為濕度傳感器的基本機(jī)理。影響高分子電容型元件的溫度特性，除作為介質(zhì)的高分子聚合物的介質(zhì)常數(shù)ε及所吸附水分子的介電常數(shù)ε受溫度影響產(chǎn)生變化外，還有元件的幾何尺寸受熱膨脹系數(shù)影響而產(chǎn)生變化等因素。根據(jù)德拜理論的觀點(diǎn)，液體的介電常數(shù)ε是一個(gè)與溫度和頻率有關(guān)的無(wú)量綱常數(shù)。水分子的ε在T＝5℃時(shí)為78.36，在T＝20℃時(shí)為79.63。有機(jī)物ε與溫度的關(guān)系因材料而異，且不完全遵從正比關(guān)系。在某些溫區(qū)ε隨T呈上升趨勢(shì)，某些溫區(qū)ε隨T增加而下降。多數(shù)文獻(xiàn)在對(duì)高分子濕敏電容元件感濕機(jī)理的分析中認(rèn)為：高分子聚合物具有較小的介電常數(shù)，如聚酰亞胺在低濕時(shí)介電常數(shù)為3.0一3.8。而水分子介電常數(shù)是高分子ε的幾十倍。因此高分子介質(zhì)在吸濕后，由于水分子偶極距的存在，大大提高了吸水異質(zhì)層的介電常數(shù)，這是多相介質(zhì)的復(fù)合介電常數(shù)具有加和性決定的。由于ε的變 化，使?jié)衩綦娙菰碾娙萘緾與相對(duì)濕度成正比。在設(shè)計(jì)和制作工藝中很難組到感濕特性全濕程線性。作為電容器，高分子介質(zhì)膜的厚度d和平板電容的效面積S也和溫度有關(guān)。溫度變化所引起的介質(zhì)幾何尺寸的變化將影響C值。高分子聚合物的平均熱線脹系數(shù)可達(dá)到 的量級(jí)。例如硝酸纖維素的平均熱線脹系數(shù)為108x10-5/℃。隨著溫度上升，介質(zhì)膜厚d增加，對(duì)C呈負(fù)貢獻(xiàn)值；但感濕膜的膨脹又使介質(zhì)對(duì)水的吸附量增加，即對(duì)C呈正值貢獻(xiàn)。可見(jiàn)濕敏電容的溫度特性受多種因素支配，在不同的濕度范圍溫漂不同；在不同的溫區(qū)呈不同的溫度系數(shù)；不同的感濕材料溫度特性不同。總之，高分子濕度傳感器的溫度系數(shù)并非常數(shù)，而是個(gè)變量。所以通常傳感器生產(chǎn)廠家能在-10-60攝氏度范圍內(nèi)是傳感器線性化減小溫度對(duì)濕敏元件的影響。
國(guó)外廠家比較優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品主要使用聚酰胺樹(shù)脂，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)概要為在硼硅玻璃或藍(lán)寶石襯底上真空蒸發(fā)制作金電極，再噴鍍感濕介質(zhì)材料（如前所述）形式平整的感濕膜，再在薄膜上蒸發(fā)上金電極.濕敏元件的電容值與相對(duì)濕度成正比關(guān)系，線性度約±2%。雖然，測(cè)濕性能還算可以但其耐溫性、耐腐蝕性都不太理想，在工業(yè)領(lǐng)域使用，壽命、耐溫性和穩(wěn)定性、抗腐蝕能力都有待于進(jìn)一步提高。
陶瓷濕敏傳感器是近年來(lái)大力發(fā)展的一種新型傳感器。優(yōu)點(diǎn)在于能耐高溫，濕度滯后，響應(yīng)速度快，體積小，便于批量生產(chǎn)，但由于多孔型材質(zhì)，對(duì)塵埃影響很大，日常維護(hù)頻繁，時(shí)常需要電加熱加以清洗易影響產(chǎn)品質(zhì)量，易受濕度影響，在低濕高溫環(huán)境下線性度差，特別是使用壽命短，長(zhǎng)期可靠性差，是此類濕敏傳感器迫切解決的問(wèn)題。
當(dāng)前在濕敏元件的開(kāi)發(fā)和研究中，電阻式濕度傳感器應(yīng)當(dāng)最適用于濕度控制領(lǐng)域，其代表產(chǎn)品氯化鋰濕度傳感器具有穩(wěn)定性、耐溫性和使用壽命長(zhǎng)多項(xiàng)重要的優(yōu)點(diǎn)，氯化鋰濕敏傳感器已有了五十年以上的生產(chǎn)和研究的歷史，有著多種多樣的產(chǎn)品型式和制作方法，都應(yīng)用了氯化鋰感濕液具備的各種優(yōu)點(diǎn)尤其是穩(wěn)定性最強(qiáng)。
氯化鋰濕敏器件屬于電解質(zhì)感濕性材料，在眾多的感濕材料之中，首先被人們所注意并應(yīng)用于制造濕敏器件，氯化鋰電解質(zhì)感濕液依據(jù)當(dāng)量電導(dǎo)隨著溶液濃度的增加而下降。電解質(zhì)溶解于水中降低水面上的水蒸氣壓的原理而實(shí)現(xiàn)感濕。
氯化鋰濕敏器件的襯底結(jié)構(gòu)分柱狀和梳妝，以氯化鋰聚乙烯醇涂覆為主要成份的感濕液和制作金質(zhì)電極是氯化鋰濕敏器件的三個(gè)組成部分。多年來(lái)產(chǎn)品制作不斷改進(jìn)提高，產(chǎn)品性能不斷得到改善，氯化鋰感濕傳感器其特有的長(zhǎng)期穩(wěn)定性是其它感濕材料不可替代的，也是濕度傳感器最重要的性能。在產(chǎn)品制作過(guò)程中，經(jīng)過(guò)感濕混合液的配制和工藝上的嚴(yán)格控制是保持和發(fā)揮這一特性的關(guān)鍵。
九純健人依托于國(guó)家計(jì)量科學(xué)研究院、中科院自動(dòng)化研究所、化工研究院等大型科研單位從事溫濕度傳感器產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)。選用氯化鋰感濕材料作為主攻方向，生產(chǎn)氯化鋰濕敏傳感器及相關(guān)變送器，自動(dòng)化儀表等產(chǎn)品，在吸取了國(guó)內(nèi)外此項(xiàng)技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，努力克服傳統(tǒng)產(chǎn)品存在的各項(xiàng)弱點(diǎn)，取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。產(chǎn)品選用了Al2O3及SiO2陶瓷基片為襯底，基片面積大大縮小，采用特殊的工藝處理，耐濕性和粘覆性均大大提高。使用燒結(jié)工藝，在襯底集片上燒結(jié)5個(gè)9的工業(yè)純金制成的梳妝電極，氯化鋰感濕混合液使用新產(chǎn)品添加劑和固有成份混合經(jīng)過(guò)特殊的老化和涂覆工藝后，濕敏基片的使用壽命和長(zhǎng)期穩(wěn)定性大大提高，特別是耐溫性達(dá)到了-40℃-120℃，以多片濕敏元件組合的獨(dú)特工藝，是傳感器感濕范圍為1%RH-98%RH，具備了15%RH范圍以下的測(cè)量性能，漂移曲線和感濕曲線均實(shí)現(xiàn)了較好的線性化水平，使?jié)穸妊a(bǔ)償?shù)靡苑奖銓?shí)施并較容易地保證了寬溫區(qū)的測(cè)濕精度。采用循環(huán)降溫裝置封閉系統(tǒng)，先對(duì)被測(cè)氣體采樣，然后降溫檢測(cè)并確保絕對(duì)濕度的恒定，使探頭耐溫范圍提高到600℃左右，大大增強(qiáng)了高溫下測(cè)濕的功能。成功解決了“高溫濕度測(cè)量”這一濕度測(cè)量領(lǐng)域難題。現(xiàn)在，不采用任何裝置直接測(cè)量150度以內(nèi)環(huán)境中的濕度的分體式高溫型溫濕度傳感器JCJ200W已成功應(yīng)用在木材烘干，高低溫試驗(yàn)箱等系統(tǒng)中。同時(shí)，JCJ200Y產(chǎn)品能耐溫高達(dá)600度，也已成功應(yīng)用在印染行業(yè)紗錠自動(dòng)烘干系統(tǒng)、食品自動(dòng)烘烤系統(tǒng)、特殊陶瓷材料的自動(dòng)烘干系統(tǒng)、出口大型烘干機(jī)械等方面，并表現(xiàn)出良好的效果。
九純健科技技術(shù)團(tuán)隊(duì)主要來(lái)自外企專家，并擁有畢業(yè)于清華大學(xué)、北航、工業(yè)大學(xué)、化工大學(xué)等著名學(xué)府的傳感、測(cè)控技術(shù)、儀器、儀表、自動(dòng)化控制、計(jì)量等學(xué)科專業(yè)人才；并把更多、更高、更新的技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品中，從而保證了產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到了行業(yè)先進(jìn)水平。
九純健人多年來(lái)從事傳感、測(cè)控技術(shù)的研究，擁有一支行業(yè)專家?guī)ь^的科研攻關(guān)隊(duì)伍，注重新技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用，新技術(shù)設(shè)計(jì)、推廣、生產(chǎn)，并為全國(guó)各地用戶提供OEM貼牌生產(chǎn)服，在質(zhì)量上深得用戶的信賴與好評(píng)，真正體現(xiàn)了生產(chǎn)大廠的風(fēng)范與品質(zhì)。
“客戶至上”是九純健人多年來(lái)發(fā)展的宗旨，并對(duì)廣大客戶鄭重承諾：量身定做、成套供應(yīng)、快速交貨、終身服務(wù)。九純健科技希望在互利互惠的基礎(chǔ)上，與國(guó)內(nèi)外同行一道，攜手合作，共同開(kāi)創(chuàng)智能自動(dòng)化的明天。
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