新型传感器系统提高了高温湿度测量的可靠性

一个即使在高温工业烤箱中也能精确测量空气湿度的传感器系统：由AndreasSchütze教授领导的研究团队的项目经理Tilman Sauerwald（左）和博士生Henrik Lensch。（照片来源：Oliver Dietze

在德国萨尔布吕肯（Saarbrücken）开发的新传感器系统不仅可以仔细控制工业烤箱的干燥过程，而且即使在高温和存在其他背景蒸气的情况下，也可以提供可靠的空气湿度测量结果。萨尔兰大学的项目经理Tilman Sauerwald教授AndreasSchütze教授及其研究团队与合作伙伴共同开发了一种传感器系统，该系统可以精确监控工业干燥，烘烤和烹饪过程。新系统提高了产品质量，优化了生产过程并降低了过程能源需求。该项目已获得联邦教育和研究部优先资助计划“ KMU-Innovativ”的资助，该计划旨在促进中小企业的创新技术。

在工业生产过程中烘烤或蒸煮食品时，请务必注意湿度水平。如果面包或烘焙食品失去太多水分或水分损失过快，则最终产品将没有所需的性能。另一方面，如果您可以精确控制烤箱中的湿度，则羊角面包将变得非常蓬松，并且面包将具有可口的脆皮。“湿度的精确监控可能会对产品的质量产生至关重要的影响。了解湿度水平使我们能够在生产过程中仔细控制温度和空气量，从而节省能源。”萨尔大学的AndreasSchütze教授说-传感器和测量技术领域的专家。精确测量水分含量也至关重要在工业干燥机中干燥木材，纺织品和涂料时–尤其是为了防止热损坏材料。

在进行湿度测量时，必须准确记录温度波动，这是至关重要的，因为不正确的温度读数会伪造湿度数据。必须解决的另一个问题是，在工业烤箱和干燥机中使用的高干燥温度下也会释放其他气体。例如，在烘烤过程中会散发出酒精，并且当油漆或涂料干燥或固化时会释放出许多挥发性化合物。到目前为止，传统的湿度传感器由于热空气中还存在其他物质，因此他们一直难以监测相对的水蒸气含量。这些空气传播的化合物会大大缩短传感器的使用寿命，甚至损坏它们。“在这种情况下，我们谈论的是传感器被中毒了，”Schütze团队的高级科学家Tilman Sauerwald解释说。综合考虑所有这些因素，就可以解释为什么迄今为止可用的湿度测量系统使用寿命短，或者不是特别精确或非常昂贵。

萨尔大学的测量技术专家开发了一种传感器系统，即使在极端温度下以及存在其他气体的背景干扰的情况下，也可以非常高精度地确定工业烤箱和干燥机中的湿度。所使用的测量技术很复杂，但它的功能远不止简单地记录单个数量的数据。“我们将特殊的陶瓷传感器与傅立叶变换阻抗光谱仪结合使用。这使我们能够在较大的动态范围内进行测量，并在很宽的温度范围内提供出色的分辨率，”博士Henrik Lensch解释说。Schütze教授团队的学生。

研究人员测量了不同频率下的电阻抗（即与电流有关的频率相关电阻），并据此计算出等效电阻和等效电容值以及其他范围的广谱。Tilman Sauerwald解释说：“然后，所得光谱数据将进行基于模型的分析。” 分析仪单元使用数学模型来提取与湿度测量有关的那些参数。分析仪能够识别和滤除与湿度无关的干扰信号。使用这种方法，传感器系统 还可以识别何时发生错误情况或故障。

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