Аналогові вимірювання вологості в порівнянні з цифровим методом Hydronix
Хоча, як показує досвід, можливості методу мікрохвильових вимірювань вологості перевершують можливості резистивного, або ємнісного методу, аналоговий метод вимірювань має низку обмежень, якщо порівнювати його з ефективністю датчика Hydronix, у якому використовується цифрова технологія вимірювань.
Аналоговий мікрохвильовий датчик вимірює вологість з використанням поєднання значень зсуву частоти f (переміщення відгуку зліва направо) і ослаблення амплітуди A (зміна висоти відгуку) резонатора. Це поєднання вимірюється як єдиний аналоговий відгук, і тому зсув частоти і ослаблення сигналу неможливо розділити. У 1980-х роках компанія Hydronix розробила інноваційний цифровий мікрохвильовий датчик, який з високою точністю вимірював зсув частоти з використанням прецизійних цифрових методів. Ця розробка дала змогу підвищити точність і значно розширити діапазон частоти, в якому датчик здатний видавати істинно лінійний відгук у разі збільшення вологості.
Менш досконалі датчики просто вимірюють зміну амплітуди на фіксованій частоті. Вимірювання в діапазоні частот, що налаштовується, дають точніші результати порівняно з датчиками, що працюють на одній частоті з використанням відкритого діапазону, як наприклад, ті, що використовуються в охоронній сигналізації (433 МГц) або системі Wi-Fi (2,4 ГГц). Для виготовлення датчика, який вимірює зсув частоти, а не зміну амплітуди на фіксованій частоті, потрібні більш складні компоненти, але вони дають чудовий результат.
Відмінність цифрових багаточастотних вимірювань і аналогових вимірювань на фіксованій частоті (f1), коли вимірюється просто зміна амплітуди, показана на графіку праворуч. У міру збільшення вологості частота зсувається від значення f1 до f2, f3 і f4. Зсув частоти аналогічний зміні амплітуди. Датчик, у якому реалізовано цифровий метод вимірювань, безперервно сканує частотний відгук і відстежує зміну частоти в міру підвищення вологості матеріалу.
Для тих самих змін вологості одночастотний датчик, який просто вимірює зміну амплітуди на частоті f1, фіксує зміни від значення A1 до A2, A3 і A4. Видно, що датчик поступово втрачає здатність реєструвати зміни показань у міру збільшення вологості матеріалу. Зазвичай хороший аналоговий датчик втрачає здатність реєструвати подальші зміни вологості приблизно після значення 12 %. Датчики не тільки втрачають здатність реєструвати зміни вологості понад цей рівень, а й уся крива вологості має нелінійний вигляд, як показано нижче.
Показання датчиків, у яких використовується нелінійний метод вимірювань, повинні піддаватися значній математичній обробці, щоб отримати лінійний відгук на зміну вологості. У цьому полягає основна відмінність аналогового датчика, який претендує на назву цифрового, оскільки він обробляє сигнал і забезпечує, судячи з вигляду, лінійний результат вимірювань, від датчика (аналогічного тому, що випускається компанією Hydronix), у якому використовують спочатку лінійний метод цифрових мікрохвильових вимірювань.