南频-AN-108

南频-应用笔记-AN-108:在极限环境下SPEC传感器的性能

一,范围

此应用手册讨论了在极限相对湿度和温度对传感器性能的影响和建议的方法来减轻这些影响。

室内和室外的相对湿度通常在平均值上下波动。这个通常是按每月的周期这样被观察到的,强加到一个更长的,季节的周期。SPEC传感器通常不会受每月的相对湿度影响。但是,过长的在低湿度下的工作,传感器的电解液合成物会丢失水份,直到和大气达成平衡。过了数周之后,这个可能会产生灵敏度(uA/ppm)的巨大改变。

二,极限湿度下的延长工作

SPEC传感器搜集不同相对湿度条件下的持续工作的影响的长期数据。下列图表综合汇总了六周5组每种传感器类型(气体)。在这个时间区间传感器存储在不同腔体下的室温,湿度范围从0%(<5%)到97%,然后从湿度腔体拿走,放置到足够开始测试目标气体为止。

一氧化碳:我们的一氧化碳传感器实际上对长期的极限湿度工作不敏感。下面显示的数据表明在六周从0%至95%的湿度连续工作之后≤+5%的灵敏度变化.


图1:一组CO传感器的平均响应,在室温平衡在相对湿度水平0~95%。

硫化氢:0~50ppm量程的硫化氢传感器的下列数据显示<±15%的灵敏度变化,在0~95%的湿度环境连续工作六周之后。



酒精:0~1000ppm量程的酒精传感器显示出<±5%的灵敏度变化在0~95%温度环境下连续工作六周。



二氧化氮:0~20ppm量程的NO2传感器在相对湿度12%至>95%的环境连续工作六周,表现出5%的灵敏度变化。连续暴露在0%的湿度,NO2传感器将会丢失掉初始信号的<15%.



二氧化硫:SO2呈现出比其它传感器极大的湿度灵敏度特性。0~20ppm的SO2传感器展示了<±20%的灵敏度变化。当传感器是在33%至75%的湿度条件下,而在>95%的湿度连续工作六周此传感器会出现30%的灵敏度增加,且在0%的湿度条件下工作会丢失67%灵敏度。



臭氧:0~20ppm的臭氧传感器在40~45%的相对湿度时没有灵敏度变化,当移动到50~85%的湿度条件下。当从环境相对湿度移到一个干燥的环境15%RH,传感器出现10%~20%的灵敏度下跌,三周的连续工作在此湿度条件下。


三,总结和建议

从上面的图示可以看出,湿度从0~95%的改变的话,所有传感器(除SO2之外)在55%是<±15%的,湿度补偿就通常变得没有必要,因为在大的湿度变化之后,传感器响应通常要用14天来达到一个稳定的信号。环境的相对湿度变化通常是在一个更短的时间范围。对于SO2,达成最好的稳定性是环境湿度保持在33%~75%之间。超过这个范围,灵敏度的改变通常≤±20%。

注意:当要求更高精度的时候,请咨询南频公司.原厂研发了一个独特的相对湿度补偿算法。基于7-14天的移动的平均相对湿度。这要求板上的时钟和温湿度传感器,或者在户外的应用中,进入本地时间和气象条件.

四,工作温度

如同在应用手册AN-103中讨论到的。SPEC传感器能在<40度的环境下连续工作。如果是间断的工作则可达50℃,工作范围的温度特性或灵敏度是可以到达50℃。在某些情况下更高。无论如何,有些传感器的零点电流或基准。在>40℃的温度下的特性表现不是很好。图7显示了SPEC的五种传感器的平均基准和温度的对比。这实际上是在20℃以下没有温度效应。在20℃至35℃~40℃间具备了非常可重复的基准,在某些情况下(CO,SO2,NO)在>40℃有大的基准。NO2和H2S在50℃呈献一个非常好的基准。

图8显示了CO传感器从-30℃到正50℃这个范围的基准的变化特性。这些曲线可以和多项式方程非常匹配。在-30℃到+35℃~±40℃范围,用一个单点零校正,一个常规的温度修正的。对于要达到最高精度的应用,必然在两个温度测试传感器的零电流来确定传感器的特定系数。


五,暴露在极限温度的情况

SPEC指定其连续工作条件是-20℃到+40℃。间断性的可以是-30℃到+50℃传感器的封装被测试过且显示出从-40℃的三个小时恢复,70℃的24小时。这些条件可能会在运输和存储发生,不会对传感器造成伤害。在这些极限温度条件下没有传感器的性能担保,当传感器回到允许的工作范围时,用户应该允许数小时来稳定化。

六,传感器的老化

如同所有的化学传感器一样,电流型的气体传感器会随着时间逐渐地失去其灵敏度或者叫“老化”。此现象是由于下列因素的综合:

  1. 长期在极限温湿度的条件下工作,如上所诉
  2. 灰尘,油,蒸气的累积在透气薄膜上

假如产品要在有灰的环境使用,或者潜在的喷雾器的喷洒,一个可更换的,非毛的玻璃或聚苯稀灰尘过滤网就推荐放在外壳的气体进入开口处。当有凝结的情况产生,一个恐水的,多孔的膜(聚四氟乙稀)就推荐放在外壳的气体进入开口处。
因为电化学传感器的电极是催化剂,在测试的时候通常不会被消耗,逐渐的污染或氧化电极表面或万一氯气和/或有机-一个竞争的复杂反应,或钝化或阻碍活动的催化剂在工作电极,降低灵敏度.

用户必须确认每个应用的传感器信号的稳定性。通常,工作电极在0mv的稳定性更好。或者负偏置电势.对于NO2,O3和SO2的应用,负偏置的条件或工作得非常满意的。NO硫化物和硫醇在正偏置200~300mv的条件下灵敏度和响应时间最好,稳定性也看起来很好。

注意:SPEC传感器在标准条件23±3,40%~60%湿度,海平面大气压下校正的。为了获得最高的精度,我们一直推荐在实际的想要应用场合和环境来检查传感器的性能,如果需要要话,且在这样的条件下校正传感器。英文版PDF下载


料号清单:

1, 一氧化碳 3SP_CO_1000, 贴片&插针封装, 20*20*4.88mm
2, 二氧化氮 3SP_NO2_20, 贴片&插针封装, 20*20*3.98mm
3, 硫化氢 3SP_H2S_50, 贴片&插针封装, 20*20*3.98mm
4, 二氧化硫 3SP_SO2_20, 贴片&插针封装, 20*20*3.98mm
5, 酒精浓度 3SP_ethanol_1000, 贴片&插针封装, 20*20*3.98mm
6, 臭氧 3SP_O3_20, 贴片&插针封装, 20*20*3.98mm
7, 多合一IAQ_100, 室内空气质量监测, 定性分析, 贴片&插针封装, 20*20*3.77
8, 多合一RESP_IRR_20, 人体呼吸有害气体监测, 定性分析, 贴片&插针封装, 20*20*3.77
9, 数字CO模块IOT_CO_1000, 数字输出, 内置校正算法, 即插即用, 44.5 x 20.8 x 8.9 mm

应用:

1,住宅和商业建筑CO监控
2,工业监控
3,通风排气控制
4,娱乐车和轮船CO监控
5,室内空气质量
6,室外空气质量

气体传感器的样品,技术支持,参考设计,评估板请联系 =>座机0755-82565851 邮件 dwin100@dwintech.com 手机156-2521-4151

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