溫濕度感測原理
溫濕度感測原理｜Humidity Sensor Measurement Principles
eyc-tech 溫濕度感測技術解析
電容式濕度感測器原理｜Capacitive Humidity Sensor Technology
在電容式濕度感測器中， 感測元件通常包含一層聚合物感測材料， 當聚合物吸收空氣中的水氣時， 其介電常數 (dielectric constant)會發生變化， 進而導致電容值產生變化。
透過量測電容值的變化， 即可換算出環境中的相對濕度 (Relative Humidity, RH)， 因此電容式濕度感測器被廣泛應用於 工業量測、環境監測與空調系統等領域。
常見的濕度量測方法
目前常見的濕度量測與校正方法包括：
- 乾濕球法 (Psychrometric Method)
- 飽和鹽液法 (Saturated Salt Method)
- 雙溫雙壓法 (Two-temperature / Two-pressure Method)
- 乾濕分流法 (Humidity Mixing Method)
乾濕球法 (Psychrometric Method)
在濕度計校正過程中， 需要將濕度計置於具有標準相對濕度值的環境中， 並將測量值與標準值進行比較， 建立校正曲線。
因此， 產生標準濕度環境的設備精度， 將直接影響濕度計的校正品質。
飽和鹽液法 (Saturated Salt Method)
飽和鹽液法是將化學鹽類溶於密閉空間中的純水， 並使溶液達到飽和結晶狀態， 此時空氣與飽和鹽溶液之間會達到平衡， 並形成特定的相對濕度值。
不同種類的飽和鹽會產生不同的相對濕度， 因此常被用於濕度感測器校正。 此方法成本低且操作簡單， 因此被廣泛應用於實驗與研究。
雙溫雙壓法 (Two-Temperature / Two-Pressure Method)
雙溫度法：
將氣體在第一溫度 T1 下通過飽和水槽， 使氣體達到 100% 飽和狀態， 再將氣體導入另一較高溫度 T2 的空間。
由於溫度升高， 相對濕度會降低， 透過調整 T1 與 T2， 即可產生不同的相對濕度環境。
雙壓力法：
將一定溫度下的飽和氣流 經膨脹閥進入另一相同溫度空間， 氣體膨脹後壓力降低， 水蒸氣分壓下降， 因此可產生不同相對濕度。
美國國家標準局 NBS (National Bureau of Standards) 即採用此方法作為標準濕度產生器。
乾濕分流法 (Humidity Mixing Method)
在固定溫度環境中， 將兩股不同濕度的氣體混合：
- 一股為完全乾燥氣體
- 另一股為完全飽和氣體
透過調整兩股氣體的流量比例， 即可產生不同的相對濕度值。
此方法能快速產生各種濕度環境， 但缺點是氣流比例控制較為困難。
FAQ
濕度感測器是如何工作的？
濕度感測器通常透過材料吸收水氣後 電性特性產生變化來量測濕度， 例如電容式濕度感測器會因介電常數變化而改變電容值。
什麼是相對濕度 (Relative Humidity)？
相對濕度是空氣中實際水蒸氣含量 與該溫度下飽和水蒸氣含量的比例， 通常以百分比表示。
濕度感測器需要校正嗎？
為了確保量測準確度， 濕度感測器需要定期校正， 特別是在高精度環境監測與工業應用中。