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建筑设备自动化系统的湿度检测方法

湿度是建筑环境舒适度的重要指标，在建筑设备自动化系统中对湿度的检测主要是对室内和室外空气湿度、送风通道的空气湿度的检测。目的是通过湿度检测保证暖通空调设备的正常运行和对环境的舒适性的可靠控制，以及将湿度参数作为节能控制的重要依据，利用湿度变化对环境舒适度影响，可以适当地降低或升高温度以达到节能的目的。

1、湿度的基本检测方法

湿空气是由干空气和水蒸汽组成，含湿量和相对湿度是反应空气湿度的主要参数。用含湿量可以确切而方便地表示空气中的水蒸汽含量，相对湿度反映了湿空气中水蒸汽含量接近饱和的程度。

空气湿度检测的方法可以大体分为直接检测（吸湿法）和间接检测（干湿球法）。

（1）湿度的直接检测

若利用某些盐类放在空气中，其含湿量与空气的相对湿度有关；而含湿量大小又引起本身电阻的变化。因此可以通过这种传感器将空气相对湿度转换为其电阻值的测量。这种直接检测空气相对湿度的方法称为吸湿法湿度测量。吸湿法检测的是空气的相对湿度。其检测精度可以做到3%～5%RH，测量范围是1%～99%RH。

①湿敏电阻是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。湿敏电阻的优点是灵敏度高，主要缺点是线性度和产品的互换性差。

②湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。

（2）空气湿度的间接检测

采用检测干球温度（空气中的温度）和湿球温度（湿纱布的温度）的方法，通过空气状态图确定空气的湿度参数，其检测精度一般为5%～7%RH。具体检测原理在学习焓湿图的章节中讲解。由于相对湿度是温度的函数，温度每变化0.1℃，将产生0.5%RH的湿度变化，所以，使用场合如果难以做到恒温，提出过高的测湿精度是不合适的。多数情况下，如果没有精确的温度控制措施或者被测空间是非密封的，±5%RH的精度就足够了。对于有恒温恒湿要求的精确控制场合，需选用±3%RH的湿度传感器。

2、几种常用的湿度传感器

（1）线性电压输出式集成湿度传感器

线性电压输出式集成湿度传感器主要特点是采用恒压供电，内置放大和调理电路，能输出与相对湿度呈比例关系的电压信号，响应速度快，重复性。

（2）线性频率输出集成湿度传感器

线性频率输出集成湿度传感器采用频率输出式集成湿度传感器，在55%RH时的输出中心频率，当相对湿度从10%变化到95%时，输出频率线性变化。这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或嵌入式系统。

（3）智能化温度/湿度传感器

智能化温度/湿度传感器外形体积与火柴头相近（如图1所示），可同时测量相对湿度和温度。

图1.智能温湿度传感器

相对湿度的测量范围是0～100%，分辨力达0.03%RH，测量精度为±（2%～5%）RH；测量温度的范围是-40～+123.8℃，分辨力达0.01℃，测量精度为±1℃。检测结果通过SPI接口输出，其特点是产品互换性好，湿度检测响应速度快，适配各种单片机。

图2是几种是湿度传感器的安装形式。其中图2-a是壁挂式的两种安装形式，图2-b是风道式的两种安装形式，图2-c是管道式的安装形式。

图2.湿度传感器的安装形式

3、常用的湿度传感器输出形式

（1）湿度检测元件与变送器组合成DDZ-Ⅲ湿度传感器

湿度传感器安装在检测现场，如图3-a所示，这种方式变送器直接输出DC4～20mA电流信号，使用两芯电缆将电流信号传送给DDC的AI输入端，由DDC转换为实际湿度值。

（2）智能湿度传感器与单片机组合成智能湿度传感器

组合智能湿度传感器安装在检测现场，如图3-b所示，智能湿度传感器与单片机I/O口连接，湿度测量值以SPI协议形式输入单片机，再由单片机以现场总线方式传输或以RS-485协议形式串行传输给DDC。智能湿度传感器与DDC之间可采用双绞线连接，传送距离与所采用的总线技术有关，例如：采用RS-485协议，在1200bit/s的传送速率下，传送距离可达1200m。

图3.湿度传感器检测的接线形式