Elektronika 2012-04 I.pdf - Instytut Systemów Elektronicznych ...

óżnych wilgotności. Jeżeli założy się próg detekcji na poziomieΔC = 10 pF, to dla każdej wartości wilgotności jest różneprzesunięcie wartości temperatury lustra w stosunku do rzeczywistejtemperatury punktu rosy. Co więcej, przesunięcia tenie są stałe i wykazują systematyczne zmiany w funkcji temperaturypunktu rosy. Oznacza to, że w użytkowym higrometrzepunktu rosy trzeba przyjąć tabelę poprawek dla mierzonychwilgotności.Ocena systemowej niepewności pomiaru dlahigrometrów punktu rosy z detektorem typuMEMSGłównym źródłem niepewności pomiaru w higrometrach punkturosy z detektorem typu MEMS jest detektor. Nieznajomość jegocharakterystyki, czy źle określony próg detekcji może prowadzićdo rozbieżności wyników rzędu stopni Celsjusza w stosunkudo wskazań higrometru z detektorem optycznym. Dodatkowymproblemem jest stopniowa degradacja parametrów detektorawraz z pojawiającymi się na jego powierzchni zabrudzeniamilub wręcz zmiana jego charakterystyki. Wymagać to może cyklicznegoczyszczenia powierzchni lustra bądź kalibracji całegosystemu. Innym źródłem niepewności w tego typu higrometrzejest niepewność związana z pomiarem temperatury lustra, cobezpośrednio przekłada się na wartość mierzonej wilgotnościgazu. Źródłem błędu jest też gradient temperatury jaki powstajepomiędzy powierzchnią detektora, a położonym około 1 µmponiżej termorezystorem. Jest to szczególnie widoczne przydużych prędkościach przepływu badanego gazu i szybkichukładach detekcji (kondensacji/odparowania). Termorezystoryzintegrowane z detektorem charakteryzują się dość dużymrozrzutem parametrów, dlatego niezbędna jest ich kalibracjaw celu zapewnienia satysfakcjonującej dokładności pomiaru.Pomimo powyższych wad higrometry z detektorem typu MEMSmają bardzo istotną zaletę – nadzwyczaj dużą szybkość działania(mała stała czasowa), co ma duże znaczenie np. w zastosowaniachmedycznych.PodsumowaniePrezentowane w artykule metody pozwalają na pełną charakteryzacjędetektora punktu rosy typu MEMS. Umożliwiają wyznaczenieprogu detekcji w zależności od badanej wilgotności gazuoraz doboru optymalnych parametrów pracy higrometru punkturosy z detektorem półprzewodnikowym. Jest to niezmiernie istotnez punktu widzenia stabilnego działania higrometru, ale równieżze względu na możliwość zmniejszenia niepewności pomiarutemperatury punktu rosy, związanej z wprowadzeniem poprawkizależnej od wartości mierzonej temperatury punktu rosy (wynikato głównie z występowania różnicy temperatury pomiędzytermorezystorem a powierzchnią detektora). W higrometrze bezuwzględniania poprawek temperaturowych uzyskuje się niepewnośćpomiaru około ±0,5K, a po ich wprowadzeniu może ona uleczmniejszeniu około 2 razy.Literatura[1] Weremczuk J., Iwaszko R., Jachowicz R.: The method of watermolecules counting during condensation process in the dew pointdetector. Sensors & Actuators B Chemical, 2012, (in press).[2] Jachowicz R., Senturia S.: A thin-film capacitance humidity sensor.Sensors and Actuators, vol. 2, 1981/82, pp. 171–186.[3] Jachowicz R., Weremczuk J., Paczesny D., Tarapata G.: MEMSbased super fast dew point hygrometer – construction and medicalapplications. Measurement Science and Technology (MST),124008, vol. 20, No. 12, 2009.[4] Iwaszko R., Weremczuk J., Jachowicz R.: Zasada działania i konstrukcjawzorcowego dwustrumieniowego generatora wilgotności.Elektronika – konstrukcje, technologie, zastosowania, nr 8, 2009.Przypominamy o prenumeracie miesięcznika Elektronika na 2012 r.34Elektronika 4/2012