El desarrollo de tecnología inteligente de control de temperatura y humedad en el país y en el extranjero.

Después de entrar en el siglo XXI, especialmente después de que China se uniera a la OMC, los productos nacionales enfrentaron enormes desafíos. Todos los ámbitos de la vida, especialmente las industrias tradicionales, necesitan aplicar urgentemente tecnología electrónica y tecnología de control automático para la transformación y actualización. Por ejemplo, en la industria textil, la temperatura y la humedad son factores importantes que afectan la calidad de los textiles, pero los métodos de medición y control de la temperatura y la humedad de las empresas textiles aún son toscos y atrasados. La mayoría todavía usa higrómetros de bulbo húmedo e higrómetros de bulbo seco, y observa y ajusta manualmente válvulas y ventiladores. El efecto de control se puede imaginar. Este es básicamente el caso de la industria farmacéutica. En la industria alimentaria, según la experiencia, pocas personas utilizan sensores de humedad. Vale la pena mencionar que a medida que la agricultura avanza hacia la industrialización, muchos agricultores se dan cuenta de la necesidad de deshacerse de los métodos tradicionales de cultivo y mejoramiento atrasados, adoptar ciencia y tecnología modernas para enfrentar los desafíos de los productos agrícolas importados e ingresar a los mercados extranjeros. Se han construido cada vez más invernaderos en varios lugares para cultivar hortalizas y flores fuera de temporada; la industria de la acuicultura se ha vuelto cada vez más urgente en el control del medio ambiente; un gran número de edificios de almacenamiento en frío con temperatura regulada han proporcionado un amplio mercado para la temperatura; y tecnología de medición y control de humedad. Nuestro país ha introducido más de 40 invernaderos avanzados a gran escala procedentes de los Países Bajos, Israel y otros países, con un alto grado de automatización y elevado coste. Nuestro país está asimilando y absorbiendo gradualmente tecnologías relacionadas. Generalmente, el primer paso es el ajuste de temperatura, el ajuste de iluminación y el control de ventilación; el segundo paso es el control automático de temperatura y humedad y la medición y control de CO2. Además, un gran número de proyectos de reservas nacionales de cereales han planteado requisitos para la tecnología de medición y control de temperatura y humedad.

Sin embargo, actualmente en el campo de las pruebas de humedad, el rendimiento de la mayoría de los sensores de humedad solo se puede utilizar en ambientes de temperatura normal. La mayoría de los sensores de humedad domésticos, incluidos muchos sensores de humedad externos, "fruncen el ceño" cuando se utilizan en aplicaciones que requieren medir la humedad en entornos especiales. Por ejemplo, la industria de impresión y teñido de textiles antes mencionada, la industria alimentaria, la industria de materiales resistentes a altas temperaturas, etc. , es necesario medir la humedad a altas temperaturas. En términos generales, la temperatura de secado del husillo en la industria de la impresión y el teñido puede alcanzar más de 120 grados Celsius; en la industria alimentaria, la temperatura de horneado de los alimentos puede alcanzar entre 80 y 200 grados Celsius; materiales resistentes a altas temperaturas, como los filtros secadores de cerámica; , puede alcanzar más de 200 grados centígrados. En estos casos, los sensores de humedad habituales son difíciles de medir.

Los sensores de humedad capacitivos de polímero generalmente se fabrican mediante serigrafía o recubrimiento al vacío sobre un sustrato aislante de vidrio, cerámica, silicio y otros materiales, y luego se recubre el adhesivo sensible a la humedad mediante inmersión u otros métodos. . Los elementos capacitivos están hechos en los electrodos. En ambientes atmosféricos con diferente humedad relativa, debido a la absorción de moléculas de agua por la película sensible a la humedad, la capacitancia del sensor de humedad cambia regularmente. Este es el mecanismo básico del sensor de humedad. Las características de temperatura de los elementos condensadores de polímero se ven afectadas por la temperatura. No solo la constante dieléctrica ε del polímero como medio y la constante dieléctrica ε de las moléculas de agua adsorbidas, sino también las dimensiones geométricas del elemento también se ven afectadas por el coeficiente de expansión térmica. . Según la teoría de Debye, la constante dieléctrica ε de un líquido es una constante adimensional relacionada con la temperatura y la frecuencia. El ε de las moléculas de agua es 78,36 en t = 5°C y 79,63 en t = 20°C. La relación entre la materia orgánica ε y la temperatura varía de un material a otro y no sigue una relación completamente proporcional. En algunas regiones de temperatura, ε aumenta con el aumento de T, mientras que en algunas regiones de temperatura, ε disminuye con el aumento de T. En el análisis del mecanismo sensible a la humedad de los elementos capacitivos poliméricos sensibles a la humedad, la mayor parte de la literatura cree que la constante dieléctrica de los polímeros es pequeña. Por ejemplo, la constante dieléctrica de la poliimida es de 3,0 a 3,8 a baja humedad. La constante dieléctrica de las moléculas de agua es decenas de veces mayor que la del polímero ε. Por lo tanto, la constante dieléctrica de la capa heterogénea que absorbe agua después de la absorción de humedad aumenta considerablemente debido al momento dipolar de las moléculas de agua, que está determinado por la aditividad de la constante dieléctrica compuesta del medio multifásico. Debido al cambio de ε, la capacitancia c del elemento capacitivo sensible a la humedad es proporcional a la humedad relativa. La linealidad total del rango húmedo de las características de detección de humedad es difícil de establecer durante el proceso de diseño y fabricación. Como capacitor, el espesor d de la película dieléctrica de polímero y el área efectiva s del capacitor de placas también están relacionados con la temperatura. Los cambios en la geometría del medio causados ​​por cambios de temperatura afectarán el valor C. El coeficiente de expansión térmica promedio de los polímeros puede alcanzar órdenes de magnitud. Por ejemplo, el coeficiente de expansión térmica promedio de la nitrocelulosa es 108x10-5/℃. A medida que aumenta la temperatura, aumenta el espesor de la película dieléctrica, lo que tiene una contribución negativa a c; sin embargo, la expansión de la película sensible a la humedad aumenta la adsorción de agua por el medio, lo que contribuye positivamente a c. Se puede ver que las características de temperatura del condensador sensible a la humedad están dominadas por muchos factores, la variación de temperatura es diferente en diferentes rangos de humedad. Tiene diferentes coeficientes de temperatura en diferentes áreas de temperatura; diferentes materiales sensibles a la humedad tienen diferentes características de temperatura. En resumen, el coeficiente de temperatura del sensor de humedad de polímero no es una constante, sino una variable.

Por lo tanto, normalmente los fabricantes de sensores pueden linealizar el sensor en el rango de -10 a 60 grados Celsius para reducir el impacto de la temperatura en el sensor de humedad.

Los productos de alta calidad de fabricantes extranjeros utilizan principalmente resina de poliamida. La estructura del producto se resume de la siguiente manera: evapore al vacío los electrodos de oro sobre un sustrato de vidrio de borosilicato o zafiro, luego rocíe una película plana sensible a la humedad en forma de material dieléctrico sensible a la humedad (como se mencionó anteriormente) y luego evapore los electrodos de oro sobre la película. La capacitancia del sensor de humedad es proporcional a la humedad relativa y la linealidad es aproximadamente del 2%. Aunque el rendimiento de la medición de humedad es bueno, la resistencia a la temperatura y la resistencia a la corrosión no son ideales. En el ámbito industrial, es necesario mejorar aún más la vida útil, la resistencia a la temperatura, la estabilidad y la resistencia a la corrosión.

El sensor de humedad cerámico es un nuevo tipo de sensor que se ha desarrollado vigorosamente en los últimos años. Las ventajas son resistencia a altas temperaturas, retraso de humedad, respuesta rápida, tamaño pequeño y facilidad de producción en masa. Sin embargo, debido al material poroso, que tiene un gran impacto en el polvo, el mantenimiento diario es frecuente y a menudo se requiere calefacción eléctrica para la limpieza, lo que puede afectar fácilmente la calidad del producto y la humedad. La linealidad es pobre en condiciones de baja y alta humedad. ambientes de temperatura, especialmente la vida útil es corta y la confiabilidad a largo plazo es pobre. Este tipo de problemas del sensor de humedad deben resolverse con urgencia.

En la actualidad, en el desarrollo e investigación de sensores de humedad, los sensores de humedad resistivos deberían ser los más adecuados para el control de la humedad. Su producto representativo, el sensor de humedad de cloruro de litio, tiene muchas ventajas importantes, como estabilidad, resistencia a la temperatura y larga vida útil. Los sensores de humedad de cloruro de litio tienen una historia de más de 50 años de producción e investigación. Tienen una variedad de tipos de productos y métodos de fabricación, todos los cuales aprovechan las ventajas de los líquidos sensibles a la humedad del cloruro de litio, especialmente la mayor estabilidad.

Los dispositivos sensibles a la humedad de cloruro de litio son materiales sensibles a la humedad de electrolitos. Entre muchos materiales sensibles a la humedad, el líquido sensible a la humedad de electrolito de cloruro de litio atrajo por primera vez la atención de la gente y se utilizó para fabricar dispositivos sensibles a la humedad. La conductancia equivalente del líquido sensible a la humedad del electrolito de cloruro de litio disminuye a medida que aumenta la concentración de la solución. Los electrolitos se disuelven en agua para reducir la presión de vapor en la superficie del agua.

La estructura del sustrato del sensor de humedad de cloruro de litio se divide en formas columnares y de vendaje. El líquido sensible a la humedad y el electrodo de oro con recubrimiento de alcohol polivinílico de cloruro de litio como componente principal son los tres componentes del cloruro de litio. Componentes del sensor de humedad. A lo largo de los años, la fabricación de productos ha seguido mejorando y el rendimiento del producto ha seguido mejorando. La estabilidad única a largo plazo de los sensores de humedad de cloruro de litio es irreemplazable por otros materiales sensibles a la humedad y también es el rendimiento más importante de los sensores de humedad. Durante el proceso de producción del producto, la preparación de mezclas sensibles a la humedad y un estricto control del proceso son las claves para mantener y ejercer esta característica.

En China, JUCSAN depende de grandes unidades de investigación científica como el Instituto Nacional de Metrología, el Instituto de Automatización de la Academia China de Ciencias y el Instituto de la Industria Química para dedicarse a la investigación y producción de Productos de sensores de temperatura y humedad. Elija materiales sensibles a la humedad de cloruro de litio como dirección principal para producir sensores sensibles a la humedad de cloruro de litio y transmisores relacionados, instrumentos automatizados y otros productos. Mientras absorbemos la experiencia exitosa de esta tecnología en el país y en el extranjero, nos esforzamos por superar las debilidades de los productos tradicionales y lograr un progreso sustancial. El producto utiliza sustratos cerámicos de Al2O3 y SiO2 como sustrato, lo que reduce en gran medida el área del sustrato y utiliza procesos especiales para mejorar en gran medida la resistencia a la humedad y la adhesión. Mediante un proceso de sinterización se sinterizan sobre el sustrato cinco electrodos recortados fabricados con un 9% de oro puro industrial. Solución mixta sensible a la humedad de cloruro de litio mezclada con aditivos de nuevos productos y componentes inherentes. Después de procesos especiales de envejecimiento y recubrimiento, la vida útil y la estabilidad a largo plazo del sustrato sensible a la humedad han mejorado enormemente, especialmente la resistencia a la temperatura ha alcanzado -40 ℃ -120 ℃. Utilizando un proceso único que combina múltiples sensores de humedad, el rango de sensibilidad a la humedad del sensor es 1%RH-98%RH, con un rendimiento de medición por debajo del 15%RH. Tanto la curva de deriva como la curva de detección de humedad han alcanzado un buen nivel de linealización, lo que facilita la implementación de la compensación de humedad y garantiza la precisión de la medición de la humedad en un amplio rango de temperaturas. Un sistema cerrado que utiliza un dispositivo de enfriamiento circulante primero toma muestras del gas que se va a medir y luego lo enfría para garantizar una humedad absoluta constante, lo que aumenta el rango de tolerancia de temperatura de la sonda a aproximadamente 600 °C, mejorando en gran medida la función de medición de humedad a altas temperaturas. . Resolvió con éxito el problema de la "medición de alta temperatura y alta humedad" en el campo de la medición de humedad. En la actualidad, el sensor independiente de temperatura y humedad de alta temperatura JCJ200W, que mide directamente la humedad ambiental dentro de un rango de 150 grados sin utilizar ningún dispositivo, se ha utilizado con éxito en sistemas como el secado de madera y las cámaras de prueba de alta y baja temperatura. Al mismo tiempo, los productos JCJ200Y pueden soportar altas temperaturas de hasta 600 grados y se han utilizado con éxito en sistemas automáticos de secado por husillo en la industria de la impresión y el teñido, sistemas automáticos de horneado de alimentos, sistemas automáticos de secado para materiales cerámicos especiales y secado a gran escala. maquinaria para exportación.

Ha logrado buenos resultados, ha llenado el vacío en la medición de alta temperatura y alta humedad en el campo del control automático doméstico y ha sentado una cierta base para el proceso de industrialización de mi país.