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中科院半導(dǎo)體研究所：新型激光高溫濕度傳感器

2018-08-30 08:59:21來源：中國(guó)化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體閱讀量：2020

導(dǎo)讀：濕度測(cè)量涉及國(guó)民生活、生產(chǎn)的眾多領(lǐng)域，囊括了氣象、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)、制藥、制酒、石油化工、電力和垃圾處理等。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保監(jiān)測(cè)的重視以及軍工、化工工藝的日益發(fā)展，濕度監(jiān)測(cè)越來越復(fù)雜，人們對(duì)濕度測(cè)量也提出了更高的要求。

　　【中國(guó)儀器網(wǎng) 時(shí)事聚焦】濕度測(cè)量涉及國(guó)民生活、生產(chǎn)的眾多領(lǐng)域，囊括了氣象、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)、制藥、制酒、石油化工、電力和垃圾處理等。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保監(jiān)測(cè)的重視以及軍工、化工工藝的日益發(fā)展，濕度監(jiān)測(cè)越來越復(fù)雜，人們對(duì)濕度測(cè)量也提出了更高的要求。

　　2018年3月1日，環(huán)保部印發(fā)的《固定污染源煙氣(SO2、NOx、顆粒物)排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》HJ75-2017正式實(shí)施，主要修訂的內(nèi)容有：增加了煙氣濕度測(cè)試與質(zhì)控要求；簡(jiǎn)化了方法和監(jiān)測(cè)儀器結(jié)構(gòu)的介紹；細(xì)化了CEMS的安裝要求；補(bǔ)充完善了調(diào)試檢測(cè)和技術(shù)驗(yàn)收的方法、技術(shù)要求和相關(guān)表格記錄；細(xì)化了運(yùn)行管理和質(zhì)量保證及數(shù)據(jù)審核和處理要求。目前在地方標(biāo)準(zhǔn)中，上海、浙江、天津、唐山等的標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定應(yīng)采取煙溫控制和其他有效措施來消除石膏雨、有色煙雨等現(xiàn)象。

　　傳統(tǒng)的濕度測(cè)量方法有干濕球法(濕度測(cè)量受風(fēng)速和溫度影響，對(duì)環(huán)境穩(wěn)定性要求高)、冷凝法(攜帶不便，適合定期抽樣式濕度測(cè)量)、濕敏電容(在高濕環(huán)境下，易受到液態(tài)水滴影響，造成測(cè)量飽和，并對(duì)使用壽命產(chǎn)生影響)、露點(diǎn)法(測(cè)量準(zhǔn)確，但對(duì)測(cè)量環(huán)境要求高，無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工況的在線測(cè)量)。由中科院半導(dǎo)體研究所開發(fā)的，基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)濕度傳感器，采用非接觸式測(cè)量，光源線寬窄，有效避免交叉感染，適合復(fù)雜工況下的濕度測(cè)量。

　　在核心技術(shù)上，可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜濕度傳感器也有自己創(chuàng)新點(diǎn)。儀器本身采用的光學(xué)系統(tǒng)共膜干擾抑制技術(shù)、背景信號(hào)漂移抑制及扣除技術(shù)和環(huán)境因子修正技術(shù)，這三項(xiàng)技術(shù)主要用于解決復(fù)雜環(huán)境對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度有干擾的難題；大量程濕度自適應(yīng)檢測(cè)算法及控制技術(shù)和飽和水浴高精度濕度發(fā)生技術(shù)則是為了應(yīng)對(duì)大動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)量難題。

　　TDLAS技術(shù)測(cè)量濕度的優(yōu)勢(shì)在于：一、可靠性高，壽命長(zhǎng)。主機(jī)的核心器件壽命超過五年，同時(shí)探頭為無源設(shè)計(jì)，亦可長(zhǎng)期使用，大大降低了后期的維護(hù)費(fèi)用；二、無需頻繁校準(zhǔn)。由于采用非接觸式測(cè)量，核心傳感器不受復(fù)雜工況干擾，穩(wěn)定性高；三、度高。TDLAS技術(shù)的感濕特性曲線線性度好，線性度R2≥0.999，遠(yuǎn)高于國(guó)家HJ75-2017對(duì)準(zhǔn)確度的要求；四、全量程測(cè)量。TDLAS技術(shù)可以真正做到0-100%RH全量程測(cè)量。在低濕情況下，測(cè)量下限可以達(dá)到1ppmv，高濕情況下，可以穩(wěn)定的測(cè)量接近冷凝飽和100%RH濕度。

　　目前，TDLAS技術(shù)已經(jīng)在環(huán)保、工業(yè)、氣象行業(yè)、及軍工行業(yè)等有了廣泛運(yùn)用。此外，TDLAS技術(shù)在國(guó)內(nèi)無人機(jī)高空室溫測(cè)量、文物領(lǐng)域高濕環(huán)境監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)中心IDC機(jī)房濕度監(jiān)測(cè)上也得到了用戶的一致好評(píng)，其中文物領(lǐng)域的應(yīng)用填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)空白。TDLAS的核心技術(shù)更是達(dá)到了先進(jìn)水平，在濕度應(yīng)用等方面具有重要意義，使用前景廣闊。

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