水分一直是壓縮空氣系統(tǒng)中的一項(xiàng)難題。當(dāng)露點(diǎn)傳感器處于理想工作狀態(tài)時(shí)，可以采取措施避免出現(xiàn)故障、操作效率低下或最終產(chǎn)品質(zhì)量差等問(wèn)題。但是，壓縮空氣系統(tǒng)中露點(diǎn)的測(cè)量可能存在多種困難，從而導(dǎo)致讀數(shù)錯(cuò)誤、穩(wěn)定性差甚至傳感器故障。
壓縮空氣系統(tǒng)中的露點(diǎn)傳感器最常見(jiàn)的問(wèn)題通常集中在以下方面：
1.響應(yīng)時(shí)間
2.讀數(shù)的可靠性
3.從水濺或冷凝中恢復(fù)
4.接觸壓縮機(jī)油
為了更好地理解這些挑戰(zhàn)，我們有必要首先探討一下最常見(jiàn)的傳感器技術(shù)之間的性能差異。
簡(jiǎn)介:
1)冷鏡技術(shù)可在各種露點(diǎn)范圍內(nèi)提供最高的精度，但其性能可能會(huì)因存在污染物而受到限制。
2)電容式金屬氧化物傳感器可提供非常低的露點(diǎn)測(cè)量值，但可能會(huì)因高濕度水平和冷凝而受損。
3)具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能的電容式聚合物傳感器可在較寬的濕度范圍內(nèi)運(yùn)行，不受冷凝影響并確保長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
維薩拉/密析爾/羅卓尼克不同的傳感技術(shù):
冷鏡:
冷鏡技術(shù)可以在廣泛的露點(diǎn)范圍內(nèi)提供最高精度。它的工作原理基于露點(diǎn)的基本定義–冷卻一定量的空氣直到形成冷凝。氣體樣本通過(guò)由冷卻器進(jìn)行冷卻的金屬鏡面，然后將光導(dǎo)向鏡面，以便光學(xué)傳感器測(cè)量反射光量。當(dāng)鏡面冷卻到在其表面開(kāi)始產(chǎn)生冷凝（即已經(jīng)達(dá)到露點(diǎn)）時(shí)，鏡面反射的光量減少，這反過(guò)來(lái)又由光學(xué)傳感器檢測(cè)到。然后，鏡面上的溫度傳感器將會(huì)細(xì)致地調(diào)節(jié)冷卻速度。一旦在蒸發(fā)和冷凝的速率之間達(dá)到平衡狀態(tài)，鏡面溫度就等于露點(diǎn)。由于冷鏡的光學(xué)測(cè)量原理，該傳感器對(duì)鏡表面上存在的污垢、油污、灰塵和其他污染物高度敏感。類(lèi)似地，準(zhǔn)確的冷鏡設(shè)備往往很昂貴，一般用于要求絕對(duì)精度且可以頻繁進(jìn)行維護(hù)和清潔的情況下。
電容式金屬氧化物:
接下來(lái)是電容式金屬氧化物傳感器，它采用的是氧化鋁技術(shù)，用于在工業(yè)過(guò)程中測(cè)量超低露點(diǎn)。雖然設(shè)計(jì)中使用的材料類(lèi)型可能不同，但傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理通常保持不變。電容式傳感器采用分層結(jié)構(gòu)構(gòu)建，依次是基板基礎(chǔ)層、下部電極、吸濕性金屬氧化物中間層和透水上部電極。上下電極之間的電容根據(jù)金屬氧化物層（電容器的電介質(zhì)）吸收的水蒸氣量而變化，這就造就了露點(diǎn)測(cè)量功能。這種傳感器在-100°C甚至更低的溫度下具有出色的低露點(diǎn)測(cè)量精度，但對(duì)于露點(diǎn)在較高范圍中變化不定的工藝（如制冷劑干燥系統(tǒng)），其長(zhǎng)期穩(wěn)定性往往較差。高濕和冷凝也容易損壞金屬氧化物傳感器。輸出讀數(shù)的漂移意味著傳感器需要頻繁校準(zhǔn)，而校準(zhǔn)工作通常只能在制造商的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。
電容式聚合物:
就傳感器類(lèi)型而言，電容式聚合物傳感器除了具有出色的長(zhǎng)期穩(wěn)定性外，還可以在較大的濕度范圍內(nèi)準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量。自維薩拉于1997年1月推出用于測(cè)量露點(diǎn)的聚合物傳感器以來(lái)，DRYCAP®技術(shù)已廣泛用于各種工業(yè)和氣象應(yīng)用。自從有了新的創(chuàng)新技術(shù)，聚合物傳感器也可用于低露點(diǎn)應(yīng)用。盡管電容式聚合物傳感器工作原理與金屬氧化物傳感器相似，但仍存在一些關(guān)鍵差異。除了在吸濕層中存在明顯的材料差異（聚合物與金屬氧化物）外，電容式聚合物傳感器還與電阻式溫度傳感器關(guān)聯(lián)在一起。聚合物傳感器根據(jù)相對(duì)濕度(RH)測(cè)量濕度（被測(cè)氣體中的水分子含量），而溫度傳感器則測(cè)量聚合物傳感器的溫度。根據(jù)這兩個(gè)值，變送器電子裝置中的微處理器就可以計(jì)算露點(diǎn)溫度。維薩拉還發(fā)明了一種自動(dòng)校準(zhǔn)功能，旨在利用聚合物傳感器在非常干燥的條件下測(cè)量準(zhǔn)確的露點(diǎn)值。當(dāng)相對(duì)濕度接近零時(shí)，濕度的微小變化將導(dǎo)致露點(diǎn)讀數(shù)發(fā)生相當(dāng)大的變化。例如，在室溫下，露點(diǎn)-40°C和-50°C分別對(duì)應(yīng)于0.8％RH和0.3％RH的相對(duì)濕度。利用聚合物傳感器的典型±2％RH精度指標(biāo)，可以在低至-9°C的露點(diǎn)溫度下實(shí)現(xiàn)±2°C露點(diǎn)的精度。自動(dòng)校準(zhǔn)可將此精度從±2oC擴(kuò)展到低至-80°C露點(diǎn)溫度。
在自動(dòng)校準(zhǔn)期間，人們會(huì)對(duì)傳感器進(jìn)行加熱并使其冷卻，同時(shí)監(jiān)測(cè)并繪制傳感器的濕度和監(jiān)測(cè)的讀數(shù)。然后，該數(shù)據(jù)將在接受分析后用于調(diào)整濕度傳感器的讀數(shù)。這一準(zhǔn)確校準(zhǔn)的關(guān)鍵在于傳感器的輸出等于相對(duì)濕度(RH)，而相對(duì)濕度隨溫度而變化。這種物理依賴(lài)性使得自動(dòng)校準(zhǔn)可以評(píng)估在0％RH下的低濕度讀數(shù)是否正確。然后，微處理器會(huì)自動(dòng)糾正所有可能的漂移。這樣，即使在低露點(diǎn)時(shí)，其精度也優(yōu)于±2oC。
聚合物技術(shù)是經(jīng)多年測(cè)試和精心選材的成果，它與智能電子技術(shù)相結(jié)合，可為極少需要對(duì)露點(diǎn)變送器進(jìn)行維護(hù)的應(yīng)用提供高性能解決方案。
