虽然微波湿度测量已被证实优于电阻或电容方法,但与使用数字测量技术的 Hydronix 传感器相比,模拟测量技术具有很多限制。

湿度会导致材料的介电性能发生变化

模拟微波传感器通过谐振器的频移“f”(响应从左向右移动)和振幅衰减“A”(响应高度变化)组合来测量湿度。该组合是作为单个模拟响应测量的,因此,无法将频移和衰减分离。在 20 世纪 80 年代,Hydronix 推出了创新的数字微波传感器,可以使用精确的数字技术准确测量频移组成部分。这一创新不仅提高了精度,还显著扩大了传感器可测量的湿度范围,在该范围内,传感器会随着含水量的增加提供真正的线性响应。

不太先进的传感器仅测量固定频率的振幅变化。与使用开放频段(如防盗报警系统或 Wi-Fi 使用的频段,分别为 433MHz 或 2.4GHz)在单一频率范围内工作的传感器相比,测量自定义频率范围将提供更准确的结果。与测量固定频率的振幅变化的传感器相比,生产测量频移的传感器所需的组件更复杂,但能提供更好的结果。

数字和模拟测量之间的差异

右侧的图形中显示了数字多频测量和仅测量固定频率 (f1) 振幅变化的模拟测量之间的差异。随着湿度的增加,频率将从 f1 移到 f2,然后移到 f3,最后移到 f4。两个频率之间的变换具有类似的振幅。随着材料变湿,使用数字测量技术的传感器连续扫描频率响应并跟踪相等的频率变化。

对于相同的湿度变化,仅测量频率 f1 的振幅变化的单频传感器将测量 A1 到 A2、A3 和 A4 的变化。可以看出,随着材料变湿,传感器将逐步丧失寄存读数变化的功能。通常,从大约 12% 起,正常工作的模拟传感器将丧失寄存额外湿度变化的功能。这不仅影响传感器寄存高于该含量的湿度变化的功能,而且还意味着整个湿度曲线不再呈线性,如下所示。

非线性测量

使用非线性测量技术的传感器需要对读数进行大量数学运算,才能输出线性的湿度变化响应。这着重说明了宣称是数字传感器的模拟传感器(因为它可以处理信号并输出看似线性的测量结果)和使用内在线性的数字微波测量技术的传感器(如 Hydronix 生产的传感器)之间的主要差异。

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