Динамические характеристики ёмкостных датчиков влажности
https://doi.org/10.21122/2220-9506-2020-11-1-53-59
Аннотация
Рассмотрены конструктивные параметры и свойства чувствительных материалов, влияющие на время отклика ёмкостных датчиков влажности на основе полимеров. Выполнен краткий обзор и анализ способов определения динамических характеристик ёмкостных датчиков влажности в технической документации ведущих производителей, представленных на рынке.
Приведено описание схемы и работы экспериментальной установки для определения динамических характеристик ёмкостных датчиков влажности при различных значениях температуры влажного воздуха. Динамические характеристики ёмкостных датчиков влажности на основе полимеров определялись в виде отклика выходного сигнала при ступенчатом изменении влажности как с положительным, так и с отрицательным шагом. Времена отклика и восстановления, а также постоянные времени для экспоненциальной аппроксимации отклика на ступенчатое воздействие, определялись на основе результатов измерений графически либо аналитически.
Проанализированы изменения указанных параметров в пределах температур от – 30 °С до + 20 °С при атмосферном давлении. Приведены примеры полученных переходных характеристик, проиллюстрирован графический метод определения времён отклика и восстановления. Представлены графики зависимости времён отклика и восстановления, а также постоянных времени, от температуры. Предложены возможные объяснения полученных результатов.
Об авторе
Я. Маевски
Люблинский технический университет
Польша
Польша
Адрес для переписки: Ja. Majewski – vLublin University of Technology, Nadbystrzycka str., 38A, Lublin 20-618, Poland. e-mail: j.majewski@pollub.pl
Список литературы
1. Lee Ch.-V., Lee G.-B. Humidity Sensors: A Review, Sensor Letters, 2005, vol. 3, pp. 1‒14. DOI: 10.1166/sl.2005.001
2. Boudaden J., Steinmaßl M., Endres H.-E., Drost A., Eisele I., Kutter C., Müller-Buschbaum P. Polyimide-Based Capacitive Humidity Sensor. Sensors, 2018, vol. 18, pp. 1506‒1521. DOI: 10.3390/s18051516
3. Hübert T., Tiebe C., Detjens M., Majewski J. On-site calibration system for trace humidity sensors. Measurement, 2016, vol. 91, pp. 251‒257. DOI: 10.1016/j.measurement.2016.05.013
4. Wildmann M., Kaufmann F., Bange J. An inverse modelling approach for frequency response correction of capacitive humidity sensors in ABL research with small remotely piloted aircraft (RPA). Atmospheric Measurement Techniques, 2014, iss. 7, pp. 3059‒3069. DOI: 10.5194/amt-7-3059-2014
5. Detjens M., Hübert T., Tiebe C., Banach U. Coulometric trace humidity measurement in technical gases. Review of Scientific Measurements, 2018, vol. 89, 085004, pp. 1‒8. DOI: 10.1063/1.5008463
6. Sensirion,theSensorCompany:SensorSpecification Statement, Version 1.1 – June 2018. URL: https://www.sensirion.com/fileadmin/user_upload/customDrs/sensirion/Dokumente/2_Humidity_Sensors/Sensirion_Humidity_Sensors_Specification_Statement.pdf.
7. Sensirion, the Sensor Company: Testing Guide, Version 1.3 – December 2018. URL: https://www.sensirion.com/fileadmin/user_upload/customers/sensirion/Dokumente/2_Humidity_Sensors/Sensirion_Humidity_Sensors_Testing_Guide.pdf.
8. Innovative Sensor Technology IST AG: K5-W Capacitive Humidity Sensor, DHK5-W_E2.2.1, Datasheet. URL: https://www.ist-ag.com/sites/default/files/DHK5-W_E.pdf
9. HIH-4602-L Series Humidity Sensors, Honeywell, Datasheet, December 2008. URL: https://sensing. honeywell.com/honeywell-sensing-hih4602l-seriesproduct-sheet-009043-1-en.pdf
10. HCT01 Humidity/Temperature Sensor, E+E ELEKTRONIK, Datasheet, Version 2019-05. URL: http://downloads.epluse.com/fileadmin/data/product/hct01/datasheet_HCT01.pdf
11. Humidity Sensor HygroMer IN-1, Rotronic AG, Datasheet, 59013-E/2015-02. URL: https://www.rotronic.com/en/productattachments/index/download?id=997
12. Datasheet SHT7x (SHT71,SHT75) Humidity and Temperature Sensor, Sensirion AG, Version 5 December 2011. URL: https://www.sensirion.com/fileadmin/user_upload/customers/sensirion/Dokumente/0_Datasheets/Humidity/Sensirion_Humidity_Sensors_SHT7x_Datasheet.pdf
13. Lorek A. Humidity measurement with capacitive humidity sensors between ‒70 °C and 25 °C in low vacuum. Journal of Sensors and Sensor Systems, 2014, vol. 3, pp. 177‒185. DOI: 10.5194/jsss-3-177-2014
14. Zhou W.-H., Wang L.-Ch., Wang L.-B. Numerical Study of Structural Parameter Effects on the Dynamic Characteristics of a Polyimide Film MicroCapacitive Humidity Sensors. IEEE Sensors Journal, 2016, vol. 16, no. 15, August 1, pp. 5979‒5986. DOI: 10.1109/JSEN.2016.2579644
15. Lorek A., Majewski J. Humidity Measurement in Carbon Dioxide with Capacitive Humidity Sensors at Low Temperature and Pressure. Sensors, 2018, vol. 18, pp. 2615‒2626. DOI: 10.3390/s18082615
Рецензия
Для цитирования:
Маевски Я. Динамические характеристики ёмкостных датчиков влажности. Приборы и методы измерений. 2020;11(1):53-59. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2020-11-1-53-59
For citation:
Majewski J. The Dynamic Behaviour of Capacitive Humidity Sensors. Devices and Methods of Measurements. 2020;11(1):53-59. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2020-11-1-53-59
Просмотров: 1886
Послать статью по эл. почте 