【導讀】具有空腔的相對濕度(RH)傳感器專門用于測量空氣中存在的水蒸汽。存儲環(huán)境中濕度過高會直接加劇腐爛程度，空氣中的濕度會直接影響系統(tǒng)可靠性（腐蝕）或產品壽命，因此，相對濕度是一項重要的測量指標。
相對濕度傳感器面臨的難題之一是其暴露的感應元件會隨著時間的推移而老化。持續(xù)暴露在潮濕空氣和環(huán)境中的揮發(fā)性有機化合物，例如在傳感器材料上沉積的苯或乙二醇，會導致傳感器的精度偏離其規(guī)格。這需要停用系統(tǒng)以更換或校準傳感器，從而增加總擁有成本。在本文中，我將討論相對濕度傳感器的精度和長期漂移，以及這些參數如何影響終端設備的性能和壽命。
長期漂移和精度是濕度傳感器的一些重要規(guī)格。在當今的濕度傳感器中，尤其是電容式傳感器，通常具有2%到3%的相對濕度精度和最大3%到4%的相對濕度精度。這種精度就是所謂的傳感器在投入現場實際使用之前的初始精度，并且不包括長期漂移。
電容式傳感器的長期漂移通常約為每年0.25%至0.5%相對濕度。盡管與電阻式傳感器相比，這種漂移非常小（每年大概1%相對濕度），但10年內它仍可以達到5%的相對濕度漂移，并成為重要的誤差源，影響家電或汽車等預期運行時間超過10年的設備。
圖1展示了精度和長期漂移在10年內達到8%相對濕度的過程。以冰箱為例，如果漂移導致錯誤的高濕度讀數，壓縮機將不必要地開啟，導致運行效率降低，并縮短壓縮機的壽命。
圖1：具有長期溫漂的濕度傳感器精度
在易腐食品、生命科學和醫(yī)藥產品儲存和運輸等冷鏈應用中，濕度精度也變得越來越重要。借助電池供電的無線跟蹤器和數據記錄器，傳感器可以持續(xù)記錄食品運輸以及園藝和原材料粉末的溫度和濕度信息。記錄儀可預測產品壽命，因此需要高度可靠，且準確度可追溯到美國國家標準與技術研究院(NIST)測量標準，同時符合嚴格的國際標準化組織(ISO)和國際電工委員會(IEC)17025規(guī)定。
功耗是另一項重要規(guī)格；在由電池供電的應用（例如實時數據記錄器和環(huán)境傳感器）中，功耗可能意味著是使用更大、更昂貴的電池，還是使用有助于降低成本的更小電池。低功耗使由電池供電的應用運行時間更長，但隨著時間的推移，精度變得更加重要；如果精度發(fā)生變化，則可能需要進行校準。
TI設計的HDC3020相對濕度傳感器可在降低功耗的同時延長系統(tǒng)壽命，其架構支持在整個電源電壓范圍內精確測量溫度和濕度，其規(guī)格為：1.5%相對濕度典型值和2%相對濕度最大值，長期漂移每年小于0.21%相對濕度。這些參數有助于延長電器和其他類型系統(tǒng)的使用壽命，將10年后的長期誤差從8%的相對濕度降至4%的相對濕度，降幅高達50%，如圖1所示。
HDC3020具有集成的漂移校正技術，可以減少由自然老化、環(huán)境壓力或與污染物相互作用引起的漂移。該技術的初步性能可以使用HDC3020 EVM進行評估。有關環(huán)境影響的更多信息，請閱讀白皮書：《85°C/85%加速壽命測試對聚合物型相對濕度傳感器的影響》。
HDC3020還集成了具有超低功耗的高精度0.1°C（典型值）和0.4°C（最大值）溫度傳感器。濕度和溫度都是NIST可追溯的，經測試符合ISO 9001:2015程序、NIST、ISO和IEC 17025等標準。可拆卸膠帶和IP67永久濾波器蓋板選項允許對印刷電路板進行沖洗和保形涂敷，并分別在惡劣條件下起到防塵和防水的作用。
結語
選擇濕度傳感器時，您不僅要考慮精度，還要考慮長期漂移和環(huán)境因素，因為濕度傳感器上裸露的空腔會加速傳感器老化。針對溫度和濕度的NIST可追溯性是確保首次發(fā)布的系統(tǒng)提供出色精度的好方法，但它沒有考慮其他方面，例如傳感器老化或沾污引起的漂移。有必要通過超小的長期漂移和漂移校正，保持傳感器在壽命內具有出色精度，無需重新校準。選擇高度可靠的傳感器會直接實現性能更高、更可靠的產品。
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