ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СОРБЦИОННО-ЕМКОСТНЫЕ ДАТЧИКИ ВЛАЖНОСТИ, ПРИБОРЫ НА ИХ ОСНОВЕ И ПРИМЕНЕНИЕВ МЕДИЦИНЕ

А.И.Бутурлин, А.Я.Дикевич, О.Г.Каменский, Р.Ю.Щербаков

Московский государственный институт электронной техники
http://www.miee.ru

Принцип действия сорбционно-емкостных датчиков влажности (СЕДВ) основан на зависимости диэлектрической проницаемости сорбента, используемого в качестве влагочувстительного слоя, от количества сорбированной влаги. Влагочувствительный слой располагается между двумя электродами, один из которых влагопроницаем, образуя конденсатор, емкость которого зависит от влажности окружающей среды. В датчиках относительной влажности наиболее часто применяют полярные полимерные сорбенты с линейными изотермами сорбции.

Разработанный авторами СЕДВ имеет следующие характеристики:

Диапазон измерения относительной влажности, % ..... 0...98

Рабочий диапазон температур, oС ..... -60... +60

Основная абсолютная погрешность, % ..... + 3

Дополнительная абсолютная температурная погрешность в диапазоне 20...98 % относительной влажности, %/ oС ..... -0,2

Температурный коэффициент датчика при 0 %, % отн. вл./ oС ..... -0,07

Постоянная времени, с ..... не более 3

Емкость при 0 % относит. влажности, пФ ..... 130...160

Изменение емкости в рабочем диапазоне, % ..... не менее 30

Частота измерительного сигнала, кГц ..... 0...50

Типовая градуировочная характеристика датчика (прямая ветвь) приведена на рис.1.



Рис. 1. Типовая градуировочная характеристика датчика влажности.

Максимальное значение ширины петли гистерезиса градуировочной характеристики датчика при его влагоциклировании составляет от 0 до 98 % и обратно, имеющее место при 75 % не превышает 3 %. При эксплуатации датчика в диапазоне 30...70 % величина гистерезиса не превышает 1,5%. Релаксация гистерезиса во времени не наблюдается, что позволяет вводить соответствующие поправки.

Величина основной абсолютной погрешности датчика определяется в первую очередь наличием гистерезиса.

Датчик характеризуется высокой стабильностью градуировочной характеристики, переносит перегрузки по влажности (включая выпадение конденсата) и температуре. Результаты исследований показывают, что датчик надежно работает при температуре до 150 oС, при этом значения температурных коэффициентов сохраняются.

Отличительной и уникальной особенностью разработанного авторами датчика является исключительно высокая надежность, стабильность и устойчивость к механическим воздействиям.

В докладе обсуждаются результаты сравнительных исследований метрологических характеристик разработанного авторами датчика и датчика НС 1000 (Vaisala, Финляндия), проведенных на образцовом генераторе влажного газа “Родник-2”. Показано, что температурный коэффициент датчика НС 1000 при 75% о.в. совпадает с ТК представленного СЕДВ и на порядок превосходит паспортное значение (0,02%/oС), характеризуемое фирмой-изготовителем как “ничтожно малое”.

На основе описанного датчика относительной влажности разработаны и выпускаются серийно следующие приборы:
  1. Датчики влажности с частотным выходом типа ДВ2, ДВ2TМ и др.;
  2. Семейство термогигрометров "ИВА-6";
  3. Сетевые системы контроля параметров микроклимата на основе датчика
  4. ИВА-6СТ;

Термогигрометры "ИВА-6" обеспечивают:
  • широкий диапазон измерения (от 0 до 98% по относительной влажности и от -40 до +60o С по температуре), что делает их универсальными для применения в медицине, контроля все категорий помещений, хранилищ лекарственных препаратов и изделий медицинского назначения (в том числе лекарств при относительной влажности jlt;50-60%, резиновых изделий при j>65%, пластмассовых изделий при j<60% и т.д.)
  • высокую точность измерения по относительной влажности (+3%), что в несколько раз превышает точность психрометров
  • высокую надёжность измерения, которая обусловлена исключительной стабильностью сенсора и надёжностью электроники
  • исключительное удобство эксплуатации (автономное питание, позволяющее проводить оперативную проверку климатики во всех помещениях; автовыключение через 30 с.; значительный межповерочный интервал - 1 годит.д.)

Разработан новый прибор ИВА-6АР, являющийся, цифровымодноканальным термогигометром непрерывного действия, автоматически регистрирующими сохраняющим показания относительной влажности и температуры в исследуемом помещении. Прибор способен запомнить до 11.000 значенийв ОЗУ. Используя специальную программу, прибор можно подключить к персональному компьютерупо интерфейсу RS-232 (COM-порт) и считать данные в память компьютера. Программа позволяет вывести графики зависимости относительной влажности и температуры от времени, представить текстовый отчет в виде таблицы, распечатать отчеты, сохранить отчет в формате Excel и Microsoft Word.

Термогигрометры серии "ИВА-6" аттестованы Госстандартом РФ (Сертификат Госстандарта РФ №7096 от 11.02.2000 г.) и включены в Государственный реестр средств измерений (№13561-99). Поверка термогигрометров "ИВА-6" осуществляется в организациях Ростеста РФ на эталонных генераторах влажного газа "Родник".

Сетевые системы контроля параметров микроклимата предусматривают несколько вариантов построения:
  1. Сеть датчиков, объединенных на основе протокола интерфейса MicroLan с выходом на компьютер. Составкомплекта оборудования: Датчики ИВА-6СТ, программное обеспечение.
  2. Сеть датчиков, объединенных на основе протокола интерфейса MicroLan с выходом наконтроллер сбора, хранения и индикации параметров влажности и температуры. Составкомплекта оборудования: Датчики ИВА-6СТ, контроллер.
  3. Сеть датчиков, объединенных на основе протокола интерфейса MicroLan с выходом наудалённый компьютер через контроллер. Контроллер осуществляет сбор, хранение и индикацию параметров влажности, температурыи служит для передачи данных на удалённый компьютер по протоколу 485. Расстояние от удалённого компьютера до контроллера до 1,5 км. Составкомплекта оборудования: Датчики ИВА-6СТ, контроллер, кабель связи с ПК, программное обеспечение.

Содержание конференции | Секция4