南频-AN-104

南频-应用笔记-AN104-短期环境效应对性能的影响

一,范围

此应用手册讨论了环境条件对SPEC电化学气体传感器的性能影响。(见AN-108关于长期在低湿和高温下对传感器的性能影响。)

下面的章节讨论不同的环境参数的影响,和如何来降低或补偿温度依赖性。相对湿度效应,气流变化和压力改变。

注意:

二, 温度依赖

电化学传感器对环境温度敏感。样本的温度会影响传感器灵敏度/量程,和零点读取(基准)。这些效应是由于不同的化学机制,应该修正用来分开。根据我们的经验,使用平温度依赖解决大于90%的问题。

1,灵敏度的温度依赖

在20度以下,灵敏度(nA/ppm)的改变通常是每摄氏度0.1~0.6%的变化,在20~40摄氏度之间呈每度0~0.3%的变化。下图所示就是我们的五类气体传感器的数据。这些曲线在每款产品的各个规格书中有说明。



注意:避免过长暴露在推荐的工作和存储温度范围之外。因为这会导致不可修复的损坏和灵敏度丢失。尽管测试显示我们UL认证的CO传感器能承受短期的旅行在达到70摄氏度的温度,这并不表明所有的传感器能承受暴露到这么高的温度。

备注:因为仪器的电子部分和其它的设计因素能影响温度依赖性。推荐用户在最终产品上的收集数据来验证特定的温度补偿公式给你的产品。

2,零点/基准的温度依赖

在温度低于 20度的时候,零电流量非常低且恒定的。对于大多数的传感器推荐的工作温度范围是-20~40摄氏度。尽管在20~40摄氏度之间达到最大灵敏度。下图显示了五种传感器的零电流平均温度效应。



3,电子温度补偿

灵敏度的电子补偿可以通过热敏电阻来完成,用相等的但是相反的温度系数在电路的增益部分。

4,软件温度补偿

软件补偿通常使用一个顺序算法,如下举例,它假设了零点和满率的线性效应。

4.1在原始信号(mv或nA)减去温度修正的基准/零点??????(????)= ??????(????)+ [(????°???)? (????? ????)]


??????(????)= ??????(????)? ??????(????)

T0=常量,极正或基准温度
Tm=测量时的温度。
nAc(TM):在测量温度的零点修正的净电流,
nA2=在Tm的零浓度电流,
nAZ(To)=在To的零点浓度电流,常量。
nA/℃=对温度的基准响应。

4.2修正净满率

CF=在温度TO的校正因子

%°𝑪?:满率温度校正因子。

5,管理软件中温度依赖更多的考虑

对于大多数精密软件补偿。推荐基准热敏电阻是直接放置在传感器的表面并接触。假如气体传感器和热敏电阻有不同的热和冷比率,在温度变化的周期中就会有过多或过少的信号补偿。对于低浓度小于0.1ppm的最大精度,从瞬间温度改变来缓冲传感器也会减少补偿输出的噪声。可以预见环境会时而超过推荐的间歇最大和最小温度工作范围,传感器的温度和气流就应该控制住。

三,相对湿度效应

传感器对湿度的影响更加细腻和复杂,传感器的零点在湿度快速变化时有可能会有瞬时峰值,当长期暴露在不同的湿度水平,也会有灵敏度的渐进改变,这里只讨论短期的快速的湿度变化的影响,参考AN-108关于长期工作在极限温度和湿度环境条件。

1,基准(零电流)的相对湿度效应

通常,一个快速的相对湿度的样本变化会在基准产生一个峰,有时等于几佰ppb,在10秒钟之内又快速稳定到原始基准的水平。湿度增加的时候,峰的方向通常是正的,图三就是传感器基准对于快速相对湿度改变的响应(注意:此图只是作展示目的,峰的详细的幅度和宽度会基于条件和传感器而变化)。



用户来确定具体的应用中这个瞬间的基准跳动是否会影响想要的性能。在这些情况下,联系南频公司获得更多的信息关于如何降低这个影响或补偿由快速相对温度变化导致的基准。

2,满率/灵敏度

短期的效应是可忽略的,相对温度变化导致的见AN-108的细节关于季节性的湿度变化和影响,当在极限环境条件(温度和湿度)下长期工作。

三,流速
在某些情况下,传感器的灵敏度和响应时间是受空气气流通过到传感器表面的速度所影响。这在低流速的情况下非常明显,对于任何一个精密的测试,推荐用户用泵来抽取样本,且对通过传感器的流速能控制,用最小的内部量(来降低滞后和混合),我们的灵敏度和响应时间数据是在一个气体流速是0.1~0.2米/秒的治具中收集的,大约就是房间内的环境空气流速。

注意:假如应用中包含了潜在的和波动的气流,推荐使用一个档板或惰性多孔膜在传感器的前面来避免气流直接到达传感器的表面 。使用一个多孔的聚四氯乙烯膜也能保护传感器不受凝结及灰尘和油蒸气的累积。

四,压力

SPEC的毒气传感器是用来在环境气压中使用的,用最小的压力或真空在传感器的表面。传感器是在标准条件下校正的(23±3℃ 40~60%RH,海平面大气压)。可以预测当传感器工作在环境条件以下而不再是1个大气压时,传感器的输出会随着气压的改变而大概呈线性变化。为了获得最高的精度。我们推荐在实际想用的场合的压力下校正。原则上是可以自动补偿这个压力效应,但是我们没有数据且不提供指南。

注意:避免采样设计使传感器遭受快速的压力改变:当暴露在快速压力改变下,SPEC传感器会展示一个基准电流的峰,然后恢复到恒定输出。来自膜片泵的波动必须要减弱(也就是用气流抑制器孔和脉冲减震腔)来去除基准的来自恒常的正/负压的峰“振荡”

AN-104英文版下载


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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