溫度、濕度、壓力和電壓：數據記錄器功能指南

在基本的層面上，數據記錄器是記錄來自一個傳感器或一組傳感器的信息流的獨立單元。數據記錄器存儲此信息以供以后查看、分析和存檔，如果檢測到問題，甚至可能觸發警報。它們是環境監測系統的關鍵組件，通常用于測量溫度、濕度、壓力和電壓。

如果您回顧過當今市場上的數據記錄器，您就會知道有許多可用的變體。例如，它們的供電方式、傳輸數據的方式、擁有的數據通道數量以及設置收集的環境條件類型可能有所不同。

在本文中，我們將仔細研究選擇數據記錄器時的一些重要考慮因素，并討論如何使用四種常見測量功能的真實示例。

為什么數據記錄器的選擇很重要

數據記錄儀是現代環境監測系統的關鍵組成部分。這些系統用于保護敏感資產，如藥品、生物樣本或易腐食品，目的是保持其價值并保護消費者的健康。

數據記錄器有許多供應商，每個供應商都提供許多定制服務。因此，花一些時間評估您的需求以確保您選擇了正確的需求非常重要。

以下是您需要考慮的一些事項：

1、法規遵從性。在藥品制造等受到嚴格監管的行業中，環境監測系統受 GxP（良好實踐）法規的約束。我們將在下面的部分中更詳細地討論這一點。在高度監管的行業中，與設計數據記錄器和其他設備的供應商合作可能會非常有幫助，因為供應商在設計數據記錄器和其他設備時考慮到了您所在行業的環境監測法規和實踐。

2、節省成本。在設置具有許多監控點的網絡時，這成為一個更關鍵的問題。例如，如果您可以將多個傳感器連接到一個數據記錄器中，或者將各種類型的傳感器集成到一個記錄器中，則可以節省大量成本。幾乎不言而喻，從長遠來看，資產損失、監管合規問題和對人類健康的潛在危害的成本遠遠超過建立和維護強大監測系統的時間和資本成本

3、易于使用。特別是在快節奏的環境中，現場工作人員承擔著多樣化和苛刻的工作角色，例如正在接種疫苗的診所，擁有正確的數據記錄器設置可以消除不必要的負擔。在這些環境中，數據記錄器可以自動傳輸和存儲環境條件以供日后查看，并僅在需要干預時標記潛在問題，可以讓忙碌的員工專注于關鍵任務。

4、可擴展性。在某些情況下，使用非常簡單的數據記錄器技術可能是合適的，例如筆和紙圖表記錄器。但是，如果您計劃通過添加新的生產線、新的倉庫空間或額外的分銷路線來發展您的業務，則應在選擇要使用的數據記錄器類型時進行規劃。例如，將數據無線傳輸到基于云的軟件工具的數據記錄器本質上具有可擴展性。

5、信任、聲譽和供應商專業知識。由于保護您的資產是環境監測系統的作用之一，因此與具有良好記錄的供應商合作非常重要，其產品和人員可以適應您所在行業不斷變化的法規和需求。

溫度數據記錄儀

溫度是常見的數據記錄器功能。正如我們將在下面討論的那樣，溫度監測和控制在廣泛的行業和應用中都至關重要。這些數據記錄器具有通常基于熱敏電阻、電阻溫度檢測器 （RTD） 或熱電偶的傳感器，這些傳感器可以集成到數據記錄器盒中，也可以集成到外部。傳感器類型的選擇基于成本、響應時間、溫度范圍、精度和其他因素。

使用溫度記錄儀的一個領域是制藥和分銷。在制造過程中，環境溫度對于整體過程控制至關重要，以確保一致、高質量的產品。敏感區域的示例包括儲存原材料的房間，或存放和包裝產品的房間。成品藥物也可能對溫度敏感，將其保持在指定的溫度范圍內對于保持其價值和保護患者安全至關重要。因此，與藥品生產和分銷相關的溫度控制由 FDA 進行聯邦監管和執行。

疫苗是一種特殊情況，因為它們在生產后必須保持在狹窄定義的溫度范圍內以保持其效力（通常為 +2 至 +8 °C、-50 至 -15 °C，對于基于敏感 mRNA 的 COVID-19 疫苗，甚至更低）。這意味著它們通過溫控冷鏈運輸，并在冷藏下保存直至使用。CDC 在其工具包中發布了清晰、詳細的疫苗儲存指南，其中建議使用數字數據記錄器對疫苗儲存區域進行溫度監測。

溫度監測還用于醫療保健中的人血漿和組織樣本儲存。例如，這可以確保血液制品或病理標本在儲存過程中不會降解。

通過 GMP 進行醫療器械生產和測試的質量控制與藥品類似。出于安全考慮，航空航天業的制造和維護也受到高度監管，如 AS9100 質量管理標準中所述。在這兩種情況下，溫度監測和控制都是使用材料制造精確控制部件時確保質量和可重復性的一部分。

易腐食品和飲料的儲存和配送是溫度數據記錄儀常用的另一個領域。這一領域的需求是多種多樣的，冷凍食品、農產品、肉類、預制食品、乳制品和膳食補充劑都需要不同的受控環境。

濕度數據記錄儀

環境監測數據記錄儀中的濕度傳感器通常測量相對濕度或 RH。這是空氣中水的濃度相對于空氣在當前溫度下可以容納的量。在 100% RH 時，會開始形成霧或露水。30-50% RH 被認為是室內環境的舒適、安全的范圍。

濕度監測與溫度監測齊頭并進。事實上，將兩者的傳感器集成在一個單元中是很常見的。與溫度類似，在制藥、航空航天和醫療設備制造、食品儲存以及水分存在會影響成品材料質量的任何其他行業中，相對濕度的監測非常重要。

讓我們先看看制藥業。在這里，濕度可以產生直接和間接的影響。一個直接影響是將潮濕空氣中的水分吸收到加工材料中，這會影響其性能和產品的質量。例如，空氣中的濕度水平會影響將細小、高表面積粉末壓制成片劑。使用水性涂料時，濕度會影響干燥速率和涂料的特性。

濕度間接地有助于消散靜電荷積聚。因此，在低濕度環境中更容易發生靜電放電，這就是我們在干燥天氣中感受到靜電沖擊的原因。當存在易燃溶劑蒸氣時，這可能是危險的。這種影響是敏感制造環境具有最低 RH 限制的原因之一。

與溫度波動類似，濕度的變化會影響航空航天和醫療設備應用敏感部件的制造。復合材料和涂層固化過程中的水分含量會影響其性能，而低濕度環境中的靜電放電會損壞電子元件。

食品儲存和運輸的濕度要求非常嚴格且高度多樣化，這使得它們對環境控制尤其具有挑戰性。例如，農產品新鮮度通常在 RH 高于 85% 時得到優化，而干貨需要 < 15% 的濕度。除了農產品的不良脫水和微生物的生長外，食品包裝的完整性也會受到濕度的影響。

壓力數據記錄儀

當我們談論壓力數據記錄儀時，有兩個截然不同的應用。首先，壓力記錄儀，用于測量和記錄過程氣體和液體的壓力。例如，測量流向氣動工具的壓縮空氣的壓力，或進入反應器的液體的壓力，這可能是市政供水系統或敏感制造操作的關鍵過程參數。這些應用的相關壓力可能高達數十或數百 psi（大氣壓力約為 14.7 psi）。

第二種類型的壓力監測是差壓。在這種情況下，這是指將建筑物中的某些區域保持在輕微的負壓或正壓下，以控制空氣中材料（通常是顆粒或微生物）的運動。例如，用于敏感半導體或制藥工藝的潔凈室相對于外部環境保持正壓，以防止充滿顆粒的外部空氣涌入。

差壓數據記錄儀的測量范圍遠低于用于測量工藝流體壓力的測量范圍。這些記錄器的全系列通常是 1-2 英寸或更小的水，其中 1 英寸的水相當于約 0.036 psi。

電壓數據記錄儀

電壓記錄儀也有不同的范圍，通常可以測量電壓和電流。大范圍記錄儀可用于直接測量提供給工業加工設備的電功率，這在制造和 HVAC 中非常有用。

低量程電壓和電流記錄器設計用于監控和記錄遠程傳感器的輸出。帶有自己電源的遠程傳感器通常會發送輸出電壓或電流信號，通常為 1-5 V 或 4-20 mA，這些信號可以通過這種類型的記錄儀進行記錄。這使得電壓記錄儀具有很強的適應性，因為它們可以與使用這些行業標準輸出信號之一的任何傳感器結合使用。當測量商業數據記錄器上不可用的屬性，或者由于其他原因需要使用自定義遠程傳感器時，這非常有用。示例包括記錄水箱液位、流速、pH 值或轉速。

結論

數據記錄器是多功能工具，是任何現代、高效的環境監測方案的關鍵部分。在這里，我們介紹了數據記錄儀的四種常見測量功能：溫度、濕度、壓力和電壓。監測和控制這些參數是保護資產和確保合規性的綜合計劃的一部分。