水分一直是壓縮空氣系統(tǒng)中的一項難題。當(dāng)露點傳感器處于理想工作狀態(tài)時，可以采取措施避免出現(xiàn)故障、操作效率低下或產(chǎn)品質(zhì)量差等問題。但是，壓縮空氣系統(tǒng)中露點的測量可能存在多種困難，從而導(dǎo)致讀數(shù)錯誤、穩(wěn)定性差甚至傳感器故障。
壓縮空氣系統(tǒng)中的露點儀經(jīng)常出現(xiàn)的問題通常集中在以下方面：
•響應(yīng)時間
•讀數(shù)的可靠性
•從水濺或冷凝中恢復(fù)
•接觸壓縮機油
為了更好地理解這些挑戰(zhàn)，我們首先探討一下傳感器技術(shù)之間的性能差異。
冷鏡傳感器、金屬氧化物傳感器和聚合物傳感器是三種不同類型測量原理類型。
冷鏡技術(shù)可以在廣泛的露點范圍內(nèi)提供可靠精度。它的工作原理基于露點的基本定義——冷卻一定量的空氣直到形成冷凝。氣體樣本通過由冷卻器進(jìn)行冷卻的金屬鏡面，然后將光導(dǎo)向鏡面，以便光學(xué)傳感器測量反射光量。當(dāng)鏡面冷卻到在其表面開始產(chǎn)生冷凝（即已經(jīng)達(dá)到露點）時，鏡面反射的光量減少，這反過來又由光學(xué)傳感器檢測到。然后，鏡面上的溫度傳感器將會細(xì)致地調(diào)節(jié)冷卻速度。一旦在蒸發(fā)和冷凝的速率之間達(dá)到平衡狀態(tài)，鏡面溫度就等于露點。由于冷鏡的光學(xué)測量原理，該傳感器對鏡表面上存在的污垢、油污、灰塵和其他污染物高度敏感。類似地，準(zhǔn)確的冷鏡設(shè)備往往很昂貴，一般用于要求精度且可以頻繁進(jìn)行維護(hù)和清潔的情況下。
接下來是電容式金屬氧化物傳感器，它采用的是氧化鋁技術(shù)，用于在工業(yè)過程中測量超低露點。雖然設(shè)計中使用的材料類型可能不同，但傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理通常保持不變。電容式傳感器采用分層結(jié)構(gòu)構(gòu)建，依次是基板基礎(chǔ)層、下部電極、吸濕性金屬氧化物中間層和透水上部電極。上下電極之間的電容根據(jù)金屬氧化物層（電容器的電介質(zhì)）吸收的水蒸氣量而變化，這就造就了露點測量功能。這種傳感器在-100°C甚至更低的溫度下具有出色的低露點測量精度，但對于露點在較高范圍中變化不定的工藝（如制冷劑干燥系統(tǒng)），其長期穩(wěn)定性往往較差。高濕和冷凝也容易損壞金屬氧化物傳感器。輸出讀數(shù)的漂移意味著傳感器需要頻繁校準(zhǔn)，而校準(zhǔn)工作通常只能在制造商的校準(zhǔn)實驗室中進(jìn)行。
就傳感器類型而言，電容式聚合物傳感器除了具有出色的長期穩(wěn)定性外，還可以在較大的濕度范圍內(nèi)準(zhǔn)確地進(jìn)行測量。自維薩拉于1997年1月推出用于測量露點的聚合物傳感器以來，DRYCAP技術(shù)已廣泛用于各種工業(yè)和氣象應(yīng)用。自從有了新的創(chuàng)新技術(shù)，聚合物傳感器也可用于低露點應(yīng)用。盡管電容式聚合物傳感器工作原理與金屬氧化物傳感器相似，但仍存在一些關(guān)鍵差異。除了在吸濕層中存在明顯的材料差異（聚合物與金屬氧化物）外，電容式聚合物傳感器還與電阻式溫度傳感器關(guān)聯(lián)在一起。聚合物傳感器根據(jù)相對濕度(RH)測量濕度（被測氣體中的水分子含量），而溫度傳感器則測量聚合物傳感器的溫度。根據(jù)這兩個值，變送器電子裝置中的微處理器就可以計算露點溫度。維薩拉還發(fā)明了一種自動校準(zhǔn)功能，旨在利用聚合物傳感器在非常干燥的條件下測量準(zhǔn)確的露點值。當(dāng)相對濕度接近零時，濕度的微小變化將導(dǎo)致露點讀數(shù)發(fā)生相當(dāng)大的變化。例如，在室溫下，露點-40°C和-50°C分別對應(yīng)于0.8％RH和0.3％RH的相對濕度。利用聚合物傳感器的典型±2％RH精度指標(biāo)，可以在低至-9°C的露點溫度下實現(xiàn)±2°C露點的精度。自動校準(zhǔn)可將此精度從±2ºC擴展到低至-80°C露點溫度。
在自動校準(zhǔn)期間，人們會對傳感器進(jìn)行加熱并使其冷卻，同時監(jiān)測并繪制傳感器的濕度和監(jiān)測的讀數(shù)。然后，該數(shù)據(jù)將在接受分析后用于調(diào)整濕度傳感器的讀數(shù)。
這一準(zhǔn)確校準(zhǔn)的關(guān)鍵在于傳感器的輸出等于相對濕度(RH)，而相對濕度隨溫度而變化。這種*的物理依賴性使得自動校準(zhǔn)可以評估在0％RH下的低濕度讀數(shù)是否正確。然后，微處理器會自動糾正所有可能的漂移。這樣，即使在低露點時，其精度也優(yōu)于±2ºC。
聚合物技術(shù)是經(jīng)多年測試和精心選材的成果，它與智能電子技術(shù)相結(jié)合，可為極少需要對露點變送器進(jìn)行維護(hù)的應(yīng)用提供高性能解決方案。
