温度为什么影响相对湿度测量
相对湿度并不只是空气中的水蒸气含量，而是实际水蒸气分压与同温度下饱和水蒸气压的比值。其关系可表示为：
当实际水分含量近似不变时，较暖空气的饱和水蒸气压更高，因此相对湿度降低。这意味着产品产生的热量可能使传感器报告虚高的温度和虚低的相对湿度。在高湿条件下，这种影响更加明显，微小的温度偏差可能引起大得多的相对湿度变化。因此，在多传感器产品中，热设计既是温度精度的一部分，也是湿度精度的一部分。
多传感器模块中的热量来自哪里
多合一空气质量模块在小体积中容纳多种测量原理。每个器件在独立台架测试时可能均满足自身规格，但组合运行时的功耗会形成随测量周期、风扇转速及通信负载变化的温度分布。
| 功能 | 潜在热源 | 设计关注点 |
|---|---|---|
| PM2.5 | 激光二极管或光发射器、风扇电机及驱动电路 | 脉冲电气负载与受热空气流动 |
| NDIR CO2 | 红外发射器及光源驱动电路 | 光学腔体附近的周期性局部发热 |
| TVOC | 温控金属氧化物（MOX）微热板 | 靠近 PCB 的持续或占空比控制发热 |
| T/RH | 较高测量频率下的传感器自热 | 参考位置的微小偏移 |
| 系统 | MCU、稳压器、收发器及显示电子电路 | 整块电路板的温度梯度 |
不应将颗粒物光学光源一概描述为红外激光器，因为不同传感器的波长与光学架构各不相同。同样，NDIR 设计包含红外光源，但该光源并不总是传统灯源。MOX TVOC 传感器在测量过程中使用加热的金属氧化物元件。MAXMAC 在计算完整模块的热预算时，需要考虑这些区别。
热量如何传递到温湿度传感器
内部热量通过传导、对流及辐射传递到参考传感器。热传导通常沿铜走线、地平面或电源平面、焊点及 FR-4 基材进行。当浮力或颗粒物传感器风扇推动受热内部空气经过传感开口时，会发生对流。即使没有直接的材料连接，当温热光源或屏蔽罩靠近传感器时，辐射也可能产生影响。
这些路径会相互作用。稳压器可能加热大面积铜平面，铜平面再加热周围空气，随后风扇将这部分空气带入温湿度采样区。工程目标并非让传感器与所有物体完全热隔离，而是在减弱其与电子器件热耦合的同时，增强其与具有代表性的环境空气的热耦合。
用于热隔离的 PCB 布局策略
第一层控制是元件布局。温湿度传感器应远离电源电子器件、NDIR 光源、TVOC 加热器及颗粒物传感器电机。靠近 PCB 边缘或专用环境空气开口布置，可缩短对外部环境的响应路径。采用较窄的信号线及电源线、减少传感器周围铜面积，以及开设铣槽，可阻断来自主板的热传导。
未经分析，不应使用大面积地平面跨接热源区与参考传感器区。电气设计仍需满足 EMC、ESD 及信号完整性要求，因此热隔离应与电路设计协调，而非不加区分地移除铜层。
传感器周围的外壳与气流设计
气流决定传感器实际感知的温度。理想布置是在空气流经发热元件之前，让温湿度元件先接触进入的环境空气。隔板可将参考通道与 CO2、TVOC 及电源区分隔，专用出气口则让内部受热空气排出外壳。开口还应避免形成减慢响应的静止空气区域。
风扇用于使采样空气持续流过模块，而非直接吹向元件进行冷却。其气流应将具有代表性的室内空气带入传感路径，同时避免将颗粒物、CO2 或 TVOC 区域的热量带向温湿度传感器。
MAXMAC 如何设计多传感器热分区
对于集成 CO2 + PM2.5 + TVOC + 温湿度的平台，MAXMAC 将 PCB 与外壳作为协同的热分区进行设计。高温区包含 NDIR 光源、TVOC 加热器及电源元件；受控气流区包含颗粒物光学腔体及风扇；参考区则将温湿度传感器置于靠近新鲜环境空气、远离其他传感器排气路径的位置。
无论选择哪种隔离结构，都必须在主板与参考传感器之间形成明确的热阻断，同时允许环境空气到达敏感元件。传感器应牢固地安装在受保护开口后方，以控制灰尘、冷凝及辐射热的影响，同时避免减慢响应。
温度补偿与模块级校准
在开始软件修正前，物理设计应尽可能消除热影响。MAXMAC 将剩余偏移建模为温度响应，而不是对所有运行条件应用单一修正值。算法跟踪完整模块的升温与稳定过程，修正残余热偏移，而不掩盖薄弱的 PCB 或气流设计。
因此，MAXMAC 对装配完成的模块进行校准，此时传感器、外壳及气流的相互作用与实际使用一致。我们的校准系统记录模块达到正常运行状态过程中相对于受控参考的温度响应。该响应成为补偿模型的基础，使修正后的温湿度输出代表周围空气，而不是产品内部产生的热量。
