除霧傳感器為您的安全行車的提供基本保障

小編體驗過一次擋風(fēng)玻璃結(jié)霧，不過是在車外形成的。那是若干年前一個夏季天氣沉悶的下班路上，在一段速度較低的路段，突然發(fā)現(xiàn)前擋風(fēng)玻璃上出現(xiàn)了一片霧水，無論怎么吹風(fēng)（冷氣）都無法消散，直到用手嘗試擦拭才知道，那層霧氣在擋風(fēng)玻璃的外面，趕緊用雨刮清除才避免了——究其原因，不外乎以下幾點：

前擋風(fēng)玻璃被空調(diào)冷氣冷卻，溫度低于車外環(huán)境的露點從而導(dǎo)致水汽在玻璃上凝結(jié)；

因為車速慢，迎風(fēng)也無法及時帶走水汽；

HVAC設(shè)計——只考慮了車內(nèi)，沒有充分考慮車外環(huán)境。

這里我們稍微解釋一下兩個術(shù)語：相對濕度（Relative Humidity，RH）和露點（Dew Point，DP）。

相對濕度（RH）

它的范圍通常是0%到100%。這是因為相對濕度是當(dāng)前空氣中水蒸氣含量（絕對濕度）與在相同溫度下空氣所能含的最大水蒸氣含量（飽和濕度）之間的比率。

0%的相對濕度表示空氣中完全沒有水蒸氣，而100%的相對濕度表示空氣中的水蒸氣達到了飽和，也就是在當(dāng)前溫度下空氣無法再容納更多的水蒸氣。如果空氣中的水蒸氣含量超過了飽和含量，就會發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象，形成露珠或霜——這就是我們下面提到的露點溫度。

露點溫度（DP）

一般來說，露點定義為在空氣達到飽和狀態(tài)并開始凝結(jié)成露時空氣的溫度。霜點通常被定義為在空氣達到飽和并開始結(jié)霜的溫度。在許多情況下，這兩個術(shù)語可以互換使用，特別是當(dāng)溫度低于冰點時。

然而，要注意的是，“霜點”并不是一個標(biāo)準(zhǔn)的或廣泛使用的氣象學(xué)術(shù)語，因此其具體定義可能因上下文和來源而異。在某些情況下，當(dāng)溫度低于冰點時，人們可能會說“霜點”，以強調(diào)水氣將會直接凝華為冰（霜）。但更常見的是，無論溫度如何，人們都會使用“露點”這個術(shù)語，因為這是一個內(nèi)在的物理過程，與是否形成露水還是霜無關(guān)。

總的來說，如果你看到一個露點值低于0攝氏度，那個溫度可以被看作是露點或“霜點”。然而，一般而言，我們?nèi)匀粫Q之為露點。

擋風(fēng)玻璃結(jié)霧的原因簡單分析

擋風(fēng)玻璃結(jié)霧是一個常見但是潛在危害卻非常大的現(xiàn)象，特別是在冷熱交替的季節(jié)。這主要由以下幾個原因?qū)е拢?br />
1.溫差：車內(nèi)外溫度差異是擋風(fēng)玻璃霧化的一個常見原因。當(dāng)車內(nèi)溫度高于車外溫度時，車內(nèi)的暖濕空氣會與冷玻璃接觸，在玻璃上凝結(jié)出水珠，造成霧化。反之亦然。

2.濕度：車內(nèi)濕度過大也會導(dǎo)致?lián)躏L(fēng)玻璃霧化。這可能是由于乘客的呼吸，濕潤的衣物，雨天等原因?qū)е萝噧?nèi)濕度過大。當(dāng)暖濕空氣接觸到比空氣溫度低的玻璃時，就會在玻璃上形成水蒸氣的凝結(jié)，即霧化。

3.空調(diào)使用：如果車內(nèi)空調(diào)使用不當(dāng)，比如冷風(fēng)直接吹向擋風(fēng)玻璃，也可能導(dǎo)致?lián)躏L(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)，甚至外側(cè)霧化。

簡單來說，擋風(fēng)玻璃的霧化是由于空氣中的水蒸氣在遇到比它更冷的擋風(fēng)玻璃表面時冷凝而形成的?？刂旗F化需要平衡車內(nèi)外的溫度和濕度，預(yù)防和消除霧化的最常見方法是使用車輛的除霧功能或空調(diào)系統(tǒng)。

氣壓和露點溫度之間有一定的關(guān)系，但這種關(guān)系受多個因素影響，沒有一個直接、簡單的公式來描述。本文后面有一段關(guān)于氣壓對露點計算影響的描述。

露點溫度，是當(dāng)空氣在一定氣壓下冷卻到不能再容納更多的水蒸氣，多余的水蒸氣開始凝結(jié)成液態(tài)或者固態(tài)的狀態(tài)，即飽和狀態(tài)的溫度?；旧希諝獾臐穸仍礁?，露點溫度就越接近當(dāng)前的空氣溫度。

常用的露點計算公式（如Magnus公式）通常假設(shè)大氣壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，因此在海拔較高的地方可能會有一些誤差。

以下是在常用的大氣壓下使用的常用露點計算公式（基于Magnus公式）：

露點溫度 :

其中，T是環(huán)境溫度（攝氏度），RH是相對濕度（百分比）。相同的公式中，其中的一些常數(shù)系數(shù)在不同的文檔中似乎略有差異，大家可以再比較測試。

需要注意的是，應(yīng)當(dāng)確保輸入的溫度和相對濕度值都在合理的范圍內(nèi)，這個公式的溫度和濕度的適用范圍通常在-40°C 到 50°C，0% 到 100%。在其它情況下可能會有一些誤差。當(dāng)然，這里的RH應(yīng)該>0。

通過以上公式描述的露點（DP）和相對濕度（RH）和空氣溫度（T）之間的關(guān)系，可以得到如下的三維輸出。大家有興趣的話，可以從安費諾傳感器中文網(wǎng)站相關(guān)產(chǎn)品頁面下載程序源碼。

DP，RH和溫度T關(guān)系圖

基于上述公式計算得到的露點溫度DP的有效輸出范圍主要取決于輸入的溫度和相對濕度的范圍。需要注意的是，實際物理環(huán)境限制了有效的露點范圍。在地球表面上，常規(guī)環(huán)境中的露點溫度的最大最小值大約是-60攝氏度到40攝氏度。這個范圍包含了大部分地球上人類能經(jīng)歷的氣候和天氣條件。

大氣壓力對露點計算的影響

露點溫度的計算需要考慮的因素包括：空氣的溫度、壓力、以及相對濕度。在海拔4000米的高海拔地區(qū)，車輛除霧傳感器計算露點時需要考慮的主要因素仍然是溫度和相對濕度。然而，在這個高度，大氣壓力顯著低于海平面，可能會對露點計算產(chǎn)生影響。然而現(xiàn)行的公式和模型大多并未顯式地將大氣壓力考慮在內(nèi)，究其原因，雖然大氣壓力對水蒸氣飽和壓力有明顯影響，但對于露點溫度的影響相對較小。實際上，地球表面的大氣壓力變化所引起的露點溫度變化通常小于0.1℃，相較于其它因素造成的誤差，這個效應(yīng)可以忽略。

氣壓影響著空氣的容量來容納水蒸氣。高氣壓可以使更多的水蒸氣保持在空氣中而不凝結(jié)。隨著海拔升高，氣壓下降，空氣的容量持有水蒸氣的能力下降，因此在相同的濕度和溫度條件下，海拔較高地方的露點溫度會比海拔較低地方更低，或者說相同情況下，海拔越高水汽越難凝成水。

然而一般而言，空氣的溫度和濕度對于露點的影響更為重要，特別是在地球表面的氣象學(xué)觀測中，通常將氣壓視為常量，可以簡化露點溫度的計算。只有在需要進行更精確的計算，或者在像飛機這樣的高海拔環(huán)境中，氣壓的影響才會明顯到需要考慮進去。

在海拔較高的地方，大氣壓力顯著低于海平面，這可能會對露點的計算產(chǎn)生影響。但請注意，即使在這種情況下，大氣壓力對露點影響相對還是較小的。更重要的因素仍然是環(huán)境溫度和相對濕度。

在相同溫度和相對濕度的情況下，海拔較高地方計算得到的露點溫度將會略低于海平面處。這是因為隨著海拔升高，大氣壓力降低，空氣中所能含有的水蒸氣量減少，因此在相同的相對濕度下，海拔更高的地方實際的水蒸氣含量（絕對濕度）會更低。這將使得空氣在較低的溫度下就達到飽和，也就是露點溫度更低。因此，根據(jù)上面的露點計算公式得到的露點溫度數(shù)值在高海拔的區(qū)域應(yīng)用時，會略高于實際露點溫度，因此用計算所得的露點數(shù)值進行除霧防霧功能時，體現(xiàn)在HVAC控制上，反而是更加保守——比如，實際露點是7℃，而計算所得露點溫度為8℃，那么HVAC的控制策略會提前啟動。

如果一定要進行大氣壓力的修正，這通常需要利用相當(dāng)復(fù)雜的理論公式，不適合手動計算或進行簡單的編程。在實際情況中，一般都會假定大氣壓力為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，或者采用與大氣壓力相關(guān)的修正系數(shù)。在科學(xué)研究或者需求極高精度的特殊應(yīng)用中，可能會使用查表、插值或者數(shù)值模擬等方法，通過物理模型和實驗數(shù)據(jù)得到更為精確的結(jié)果。但這通常需要專業(yè)的知識以及專門的軟件支持。如果你有這方面的需求，可能需要尋求氣象學(xué)或者相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业膸椭?/p>

如何利用除霧傳感器進行除霧防霧

汽車上的除霧傳感器通常被集成在空調(diào)調(diào)控系統(tǒng)（HVAC）內(nèi)，自動地控制空調(diào)系統(tǒng)的操作以防止擋風(fēng)玻璃霧化。以下是汽車HVAC系統(tǒng)利用除霧傳感器進行防霧或除霧的一般流程：

1. 檢測：除霧傳感器檢測到汽車內(nèi)外部的環(huán)境條件（如溫度，濕度等）發(fā)生改變。換句話說，它多為對車輛擋風(fēng)玻璃上內(nèi)側(cè)的空氣露點和擋風(fēng)玻璃的內(nèi)側(cè)溫度實時監(jiān)測。

2. 調(diào)整：當(dāng)傳感器檢測到擋風(fēng)玻璃溫度接近或者低于空氣露點溫度時，HVAC系統(tǒng)控制單元會對這些信息進行處理，并啟動對應(yīng)的除霧模式。

3. 除霧操作：根據(jù)除霧傳感器和其他傳感器（如溫度傳感器，濕度傳感器等）的信號，HVAC系統(tǒng)會進行以下操作：切換到吹風(fēng)模式，即空氣從出風(fēng)口直接吹向擋風(fēng)玻璃；調(diào)整風(fēng)量，增大風(fēng)量可以更快地除去擋風(fēng)玻璃上的霧氣；調(diào)整溫度，增加吹風(fēng)溫度可以提高除霧效果，尤其在冷天里；打開制冷，靠冷凝器去除降低車內(nèi)空氣中的水份。除霧當(dāng)然必要，防霧更是關(guān)鍵。如果不考慮其他方式，那么，將車內(nèi)空氣的露點始終控制在前擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)的溫度之上是防霧的主要手段，而不是等到有霧產(chǎn)生時才動作。

4. 恢復(fù)正常：擋風(fēng)玻璃上的溫度或者車內(nèi)空氣露點穩(wěn)定了，或者霧氣被清除后，傳感器會將這個信號傳遞給HVAC控制單元，HVAC系統(tǒng)將恢復(fù)正常的工作模式。

下圖為露點檢測及HVAC除霧、防霧控制流程簡單示意圖。

其中：

為前擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)溫度；

為測量所得的露點溫度；

操作步驟可以簡單描述為(其中的閾值根據(jù)實際車況進行配置)：

檢測擋風(fēng)玻璃的溫度Tg；

讀取當(dāng)前車內(nèi)空氣的相對濕度RH和溫度Ta；

通過Ta和RH，以及前面提及的轉(zhuǎn)換公式計算當(dāng)前空氣的露點Td；

比較Tg和Td。

如果Tg高于（Td+4C），則無需防霧除霧

如果Tg不高于（Td+4C），則進行除霧防霧，直到Tg>(Td+5C)

建議的安裝位置和方式：

安費諾生產(chǎn)提供的除霧傳感器，將為您的安全行車的提供基本保障，通過該傳感器模塊提供的露點參數(shù)，除霧傳感器和車載HVAC系統(tǒng)的緊密配合，從而為駕駛員提供了清晰的視界，確保了行車安全。

傳感器模塊中集成有一個溫濕度傳感器，和一個高精度的NTC溫度傳感器。前者可以檢測空氣的相對濕度RH和溫度T，后者緊貼擋風(fēng)玻璃測量玻璃的溫度Tg。該產(chǎn)品的演示代碼(傳感器配置、讀取RH，T，Tg，以及露點Td的換算等)可以和我們聯(lián)系獲取。產(chǎn)品接口方面，我們也可以按照客戶的需求設(shè)計諸如LIN等類型。

審核編輯：彭菁