Аналоговые измерения влажности в сравнении с цифровым методом Hydronix
Хотя, как показывает опыт, возможности метода микроволновых измерений влажности превосходят возможности резистивного, или емкостного метода, аналоговый метод измерений имеет ряд ограничений при сравнении с эффективностью датчика Hydronix, в котором используется цифровая технология измерений.
Аналоговый микроволновый датчик измеряет влажность с использованием сочетания значений сдвига частоты f (перемещение отклика слева направо) и ослабления амплитуды A (изменение высоты отклика) резонатора. Это сочетание измеряется как единый аналоговый отклик, и поэтому сдвиг частоты и ослабление сигнала невозможно разделить. В 1980-х годах компания Hydronix разработала инновационный цифровой микроволновый датчик, который с высокой точностью измерял сдвиг частоты с использованием прецизионных цифровых методов. Эта разработка позволила повысить точность и значительно расширить диапазон частоты, в котором датчик способен выдавать истинно линейный отклик при увеличении влажности.
Менее совершенные датчики просто измеряют изменение амплитуды на фиксированной частоте. Измерения в настраиваемом диапазоне частот дают более точные результаты по сравнению с датчиками, которые работают на одной частоте с использованием открытого диапазона, как например, те, что используются в охранной сигнализации (433 МГц) или системе Wi-Fi ( 2,4 ГГц). Для изготовления датчика, который измеряет сдвиг частоты, а не изменение амплитуды на фиксированной частоте, требуются более сложные компоненты, но они дают превосходный результат.
Различие цифровых многочастотных измерений и аналоговых измерений на фиксированной частоте (f1), когда измеряется просто изменение амплитуды, показано на графике справа. По мере увеличения влажности частота сдвигается от значения f1 к f2, f3 и f4. Сдвиг частоты аналогичен изменению амплитуды. Датчик, в котором реализован цифровой метод измерений, непрерывно сканирует частотный отклик и отслеживает изменение частоты по мере повышения влажности материала.
Для тех же изменений влажности одночастотный датчик, который просто измеряет изменение амплитуды на частоте f1, фиксирует изменения от значения A1 к A2, A3 и A4. Видно, что датчик постепенно теряет способность регистрировать изменения показаний по мере увеличения влажности материала. Обычно хороший аналоговый датчик теряет способность регистрировать дальнейшие изменения влажности приблизительно после значения 12 %. Датчики не только утрачивают способность регистрировать изменения влажности свыше этого уровня, но и вся кривая влажности имеет нелинейный вид, как показано ниже.
Показания датчиков, в которых используется нелинейный метод измерений, должны подвергаться значительной математической обработке, чтобы получить линейный отклик на изменение влажности. В этом заключается основное отличие аналогового датчика, который претендует на название цифрового, поскольку он обрабатывает сигнал и обеспечивает, судя по виду, линейный результат измерений, от датчика (аналогичного выпускаемому компанией Hydronix), в котором используется изначально линейный метод цифровых микроволновых измерений.