ZHCAFD5A June   2025  – August 2025 HDC3020 , HDC3020-Q1 , HDC3021 , HDC3021-Q1 , HDC3022 , HDC3022-Q1 , HDC3120 , HDC3120-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
    1. 1.1 动机
    2. 1.2 湿度和进水的物理学原理
  5. 2测试方法
  6. 3假设
  7. 4采用转换率阈值的建议算法
  8. 5测试结果
    1. 5.1 室内环境条件下的测试结果
    2. 5.2 高温和低温条件下的测试结果
    3. 5.3 通风口浸没和空气交换测试
  9. 6总结
  10. 7参考资料
  11. 8修订历史记录

湿度和进水的物理学原理

一般而言,进水应用的主要目标是可靠地检测并通知外壳内是否存在水。考虑到这一点,一些终端应用可能需要能够区分进水和冷凝情况。在本次调查中,假设外壳中的任何水分都可能被视为有问题,因此被视为进水。如果没有外部干扰导致特定因素出现,温度或 RH 的变化通常会在较长的时间内缓慢发生。因此,测量温度或 RH 时的测试窗口时间通常大于大多数电子算法的窗口时间,因此在实际应用中,窗口时间可延长至 60-120 秒。

相对湿度是最常见的湿度测量方法。它被定义为空气中存在的水蒸汽相对于该温度下最大容量的百分比。这主要衡量:空气中有多少水?在 100% 相对湿度下,空气完全饱和——任何额外的水分都会凝结成液态水。从数学角度而言,RH 量化了水蒸汽现有分压与相同温度和压力下饱和蒸汽压之间的差距(如 方程式 1 所示)。

方程式 1. RH=φ=WaterVaporContentMax.WaterVaporCapacityCondensationRateEvaporationRateActualVaporPressureSaturationVaporPressure

RH 与温度高度相关,如果温度升高,RH 就会下降(对于相同的绝对水分含量);如果温度下降,RH 就会上升。这是因为随着温度升高,空气的饱和蒸汽压也会升高,而实际蒸汽压保持不变(假设没有引入新水分)。这种行为使得用于泄漏检测的简单湿度阈值变得颇为复杂。如果有足够的时间,通风外壳的湿度可能会因环境条件缓慢上升到较高的 RH 水平,如果仅依赖绝对 RH 水平,则可能会触发误报。然而,这种渐进的变化发生得非常缓慢,因此关注湿度的转换率(或变化速率)就能将其滤除。

绝对湿度 (AH) 本身并不能作为检测通风系统中进水情况的可靠指示器。AH 不受温度明显影响——这只表示每单位体积的水量。但是,由于体积会随温度和压力的变化而变化,因此即使没有添加或去除水,气包的 AH 也会发生变化。如果空气膨胀(例如,上升到压力较低的高空),则 AH 会降低(相同的水分子现在占据更大的体积)。通风口有助于压力均衡,但如果未配备通风口的封闭容器冷却,空气会略微收缩,AH 会轻微升高;更重要的是,一些蒸汽会凝结,从而降低 AH(因为这些分子脱离气态)。

蒸发是指液态水通过状态变化转化为水蒸汽的过程。水从液态到蒸汽态的变化通常被视为水的沸点。然而,只要水分子表面能获得足够的能量,蒸发现象就会在任何温度条件下发生。发生漏水时,液态水会立即开始蒸发。蒸发的速度会因系统温度和水量的不同而有所差异。湿度传感器 IC 会检测这种新引入空气中的水蒸汽引起的 RH 变化。蒸发量可能因系统中的环境湿度而异。如果空气干燥(RH 低),则蒸发速度会升高。如果空气湿润(RH 高),则蒸发速度会降低。这一点很重要,因为进水可能在不同的温度和湿度条件下发生,因此会影响系统中 RH 随时间的变化情况。

 闭合、半开放和开放系统图 1-1 闭合、半开放和开放系统

本实验中未评估的一种情况是开放系统。下述测试外壳是半开放系统,测试结果也适用于完全封闭系统。开放系统意味着电子元件完全暴露在空气中,并且可能接触到水。例如,存在进水问题的开放系统可能是液冷服务器。服务器和电子元件会与周围环境进行自由且不受控制的空气交换,但液体被保存在管道中,因此需要对其进行监测以检查是否存在泄漏。封闭系统是指系统内部和外部不存在空气交换的系统。密封系统是封闭的系统。半开放系统是指通过过滤通风口或渗透膜与外部环境进行一些受控且有限的空气交换。通过在测试设置中采用保护性通风口,本应用手册介绍了如何检测半开放系统中的漏水情况(测试结果也适用于封闭系统)。开放系统更容易受到环境空气中大摆幅和 RH 水平的影响,这会导致利用变化率阈值来检测进水的情况变得复杂。