温度、湿度、压力和电压：数据记录器功能指南

在基本的层面上，数据记录器是记录来自一个传感器或一组传感器的信息流的独立单元。数据记录器存储此信息以供以后查看、分析和存档，如果检测到问题，甚至可能触发警报。它们是环境监测系统的关键组件，通常用于测量温度、湿度、压力和电压。

如果您回顾过当今市场上的数据记录器，您就会知道有许多可用的变体。例如，它们的供电方式、传输数据的方式、拥有的数据通道数量以及设置收集的环境条件类型可能有所不同。

在本文中，我们将仔细研究选择数据记录器时的一些重要考虑因素，并讨论如何使用四种常见测量功能的真实示例。

为什么数据记录器的选择很重要

数据记录仪是现代环境监测系统的关键组成部分。这些系统用于保护敏感资产，如药品、生物样本或易腐食品，目的是保持其价值并保护消费者的健康。

数据记录器有许多供应商，每个供应商都提供许多定制服务。因此，花一些时间评估您的需求以确保您选择了正确的需求非常重要。

以下是您需要考虑的一些事项：

1、法规遵从性。在药品制造等受到严格监管的行业中，环境监测系统受 GxP（良好实践）法规的约束。我们将在下面的部分中更详细地讨论这一点。在高度监管的行业中，与设计数据记录器和其他设备的供应商合作可能会非常有帮助，因为供应商在设计数据记录器和其他设备时考虑到了您所在行业的环境监测法规和实践。

2、节省成本。在设置具有许多监控点的网络时，这成为一个更关键的问题。例如，如果您可以将多个传感器连接到一个数据记录器中，或者将各种类型的传感器集成到一个记录器中，则可以节省大量成本。几乎不言而喻，从长远来看，资产损失、监管合规问题和对人类健康的潜在危害的成本远远超过建立和维护强大监测系统的时间和资本成本

3、易于使用。特别是在快节奏的环境中，现场工作人员承担着多样化和苛刻的工作角色，例如正在接种疫苗的诊所，拥有正确的数据记录器设置可以消除不必要的负担。在这些环境中，数据记录器可以自动传输和存储环境条件以供日后查看，并仅在需要干预时标记潜在问题，可以让忙碌的员工专注于关键任务。

4、可扩展性。在某些情况下，使用非常简单的数据记录器技术可能是合适的，例如笔和纸图表记录器。但是，如果您计划通过添加新的生产线、新的仓库空间或额外的分销路线来发展您的业务，则应在选择要使用的数据记录器类型时进行规划。例如，将数据无线传输到基于云的软件工具的数据记录器本质上具有可扩展性。

5、信任、声誉和供应商专业知识。由于保护您的资产是环境监测系统的作用之一，因此与具有良好记录的供应商合作非常重要，其产品和人员可以适应您所在行业不断变化的法规和需求。

温度数据记录仪

温度是常见的数据记录器功能。正如我们将在下面讨论的那样，温度监测和控制在广泛的行业和应用中都至关重要。这些数据记录器具有通常基于热敏电阻、电阻温度检测器 （RTD） 或热电偶的传感器，这些传感器可以集成到数据记录器盒中，也可以集成到外部。传感器类型的选择基于成本、响应时间、温度范围、精度和其他因素。

使用温度记录仪的一个领域是制药和分销。在制造过程中，环境温度对于整体过程控制至关重要，以确保一致、高质量的产品。敏感区域的示例包括储存原材料的房间，或存放和包装产品的房间。成品药物也可能对温度敏感，将其保持在指定的温度范围内对于保持其价值和保护患者安全至关重要。因此，与药品生产和分销相关的温度控制由 FDA 进行联邦监管和执行。

疫苗是一种特殊情况，因为它们在生产后必须保持在狭窄定义的温度范围内以保持其效力（通常为 +2 至 +8 °C、-50 至 -15 °C，对于基于敏感 mRNA 的 COVID-19 疫苗，甚至更低）。这意味着它们通过温控冷链运输，并在冷藏下保存直至使用。CDC 在其工具包中发布了清晰、详细的疫苗储存指南，其中建议使用数字数据记录器对疫苗储存区域进行温度监测。

温度监测还用于医疗保健中的人血浆和组织样本储存。例如，这可以确保血液制品或病理标本在储存过程中不会降解。

通过 GMP 进行医疗器械生产和测试的质量控制与药品类似。出于安全考虑，航空航天业的制造和维护也受到高度监管，如 AS9100 质量管理标准中所述。在这两种情况下，温度监测和控制都是使用材料制造精确控制部件时确保质量和可重复性的一部分。

易腐食品和饮料的储存和配送是温度数据记录仪常用的另一个领域。这一领域的需求是多种多样的，冷冻食品、农产品、肉类、预制食品、乳制品和膳食补充剂都需要不同的受控环境。

湿度数据记录仪

环境监测数据记录仪中的湿度传感器通常测量相对湿度或 RH。这是空气中水的浓度相对于空气在当前温度下可以容纳的量。在 100% RH 时，会开始形成雾或露水。30-50% RH 被认为是室内环境的舒适、安全的范围。

湿度监测与温度监测齐头并进。事实上，将两者的传感器集成在一个单元中是很常见的。与温度类似，在制药、航空航天和医疗设备制造、食品储存以及水分存在会影响成品材料质量的任何其他行业中，相对湿度的监测非常重要。

让我们先看看制药业。在这里，湿度可以产生直接和间接的影响。一个直接影响是将潮湿空气中的水分吸收到加工材料中，这会影响其性能和产品的质量。例如，空气中的湿度水平会影响将细小、高表面积粉末压制成片剂。使用水性涂料时，湿度会影响干燥速率和涂料的特性。

湿度间接地有助于消散静电荷积聚。因此，在低湿度环境中更容易发生静电放电，这就是我们在干燥天气中感受到静电冲击的原因。当存在易燃溶剂蒸气时，这可能是危险的。这种影响是敏感制造环境具有最低 RH 限制的原因之一。

与温度波动类似，湿度的变化会影响航空航天和医疗设备应用敏感部件的制造。复合材料和涂层固化过程中的水分含量会影响其性能，而低湿度环境中的静电放电会损坏电子元件。

食品储存和运输的湿度要求非常严格且高度多样化，这使得它们对环境控制尤其具有挑战性。例如，农产品新鲜度通常在 RH 高于 85% 时得到优化，而干货需要 < 15% 的湿度。除了农产品的不良脱水和微生物的生长外，食品包装的完整性也会受到湿度的影响。

压力数据记录仪

当我们谈论压力数据记录仪时，有两个截然不同的应用。首先，压力记录仪，用于测量和记录过程气体和液体的压力。例如，测量流向气动工具的压缩空气的压力，或进入反应器的液体的压力，这可能是市政供水系统或敏感制造操作的关键过程参数。这些应用的相关压力可能高达数十或数百 psi（大气压力约为 14.7 psi）。

第二种类型的压力监测是差压。在这种情况下，这是指将建筑物中的某些区域保持在轻微的负压或正压下，以控制空气中材料（通常是颗粒或微生物）的运动。例如，用于敏感半导体或制药工艺的洁净室相对于外部环境保持正压，以防止充满颗粒的外部空气涌入。

差压数据记录仪的测量范围远低于用于测量工艺流体压力的测量范围。这些记录器的全系列通常是 1-2 英寸或更小的水，其中 1 英寸的水相当于约 0.036 psi。

电压数据记录仪

电压记录仪也有不同的范围，通常可以测量电压和电流。大范围记录仪可用于直接测量提供给工业加工设备的电功率，这在制造和 HVAC 中非常有用。

低量程电压和电流记录器设计用于监控和记录远程传感器的输出。带有自己电源的远程传感器通常会发送输出电压或电流信号，通常为 1-5 V 或 4-20 mA，这些信号可以通过这种类型的记录仪进行记录。这使得电压记录仪具有很强的适应性，因为它们可以与使用这些行业标准输出信号之一的任何传感器结合使用。当测量商业数据记录器上不可用的属性，或者由于其他原因需要使用自定义远程传感器时，这非常有用。示例包括记录水箱液位、流速、pH 值或转速。

结论

数据记录器是多功能工具，是任何现代、高效的环境监测方案的关键部分。在这里，我们介绍了数据记录仪的四种常见测量功能：温度、湿度、压力和电压。监测和控制这些参数是保护资产和确保合规性的综合计划的一部分。