小編體驗(yàn)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(gè)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(diǎn)：

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(diǎn)從而導(dǎo)致水汽在玻璃上凝結(jié)；

因?yàn)檐囁俾L(fēng)也無法及時(shí)帶走水汽；

HVAC設(shè)計(jì)——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(gè)術(shù)語：相對濕度（Relative Humidity，RH）和露點(diǎn)（Dew Point，DP）。

相對濕度（RH）

它的范圍通常是0%到100%。這是因?yàn)橄鄬穸仁钱?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(dá)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(diǎn)溫度。

露點(diǎn)溫度（DP）

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

然而，要注意的是，“霜點(diǎn)”并不是一個(gè)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(diǎn)時(shí)，人們可能會說“霜點(diǎn)”，以強(qiáng)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(diǎn)”這個(gè)術(shù)語，因?yàn)檫@是一個(gè)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(gè)露點(diǎn)值低于0攝氏度，那個(gè)溫度可以被看作是露點(diǎn)或“霜點(diǎn)”。然而，一般而言，我們?nèi)匀粫Q之為露點(diǎn)。

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(gè)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(gè)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(gè)常見原因。當(dāng)車內(nèi)溫度高于車外溫度時(shí)，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(shí)，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(shí)冷凝而形成的。控制霧化需要平衡車內(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(diǎn)溫度之間有一定的關(guān)系，但這種關(guān)系受多個(gè)因素影響，沒有一個(gè)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(diǎn)計(jì)算影響的描述。

露點(diǎn)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。基本上，空氣的濕度越高，露點(diǎn)溫度就越接近當(dāng)前的空氣溫度。

常用的露點(diǎn)計(jì)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(diǎn)計(jì)算公式（基于Magnus公式）：

露點(diǎn)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(gè)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(diǎn)（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(fèi)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(jì)算得到的露點(diǎn)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(shí)際物理環(huán)境限制了有效的露點(diǎn)范圍。在地球表面上，常規(guī)環(huán)境中的露點(diǎn)溫度的最大最小值大約是-60攝氏度到40攝氏度。這個(gè)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(diǎn)計(jì)算的影響

露點(diǎn)溫度的計(jì)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(jì)算露點(diǎn)時(shí)需要考慮的主要因素仍然是溫度和相對濕度。然而，在這個(gè)高度，大氣壓力顯著低于海平面，可能會對露點(diǎn)計(jì)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(diǎn)溫度的影響相對較小。實(shí)際上，地球表面的大氣壓力變化所引起的露點(diǎn)溫度變化通常小于0.1℃，相較于其它因素造成的誤差，這個(gè)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)溫度的計(jì)算。只有在需要進(jìn)行更精確的計(jì)算，或者在像飛機(jī)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(jìn)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(diǎn)的計(jì)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(diǎn)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(jì)算得到的露點(diǎn)溫度將會略低于海平面處。這是因?yàn)殡S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(shí)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(dá)到飽和，也就是露點(diǎn)溫度更低。因此，根據(jù)上面的露點(diǎn)計(jì)算公式得到的露點(diǎn)溫度數(shù)值在高海拔的區(qū)域應(yīng)用時(shí)，會略高于實(shí)際露點(diǎn)溫度，因此用計(jì)算所得的露點(diǎn)數(shù)值進(jìn)行除霧防霧功能時(shí)，體現(xiàn)在HVAC控制上，反而是更加保守——比如，實(shí)際露點(diǎn)是7℃，而計(jì)算所得露點(diǎn)溫度為8℃，那么HVAC的控制策略會提前啟動。

如果一定要進(jìn)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(jì)算或進(jìn)行簡單的編程。在實(shí)際情況中，一般都會假定大氣壓力為一個(gè)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(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)和擋風(fēng)玻璃的內(nèi)側(cè)溫度實(shí)時(shí)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(diǎn)溫度時(shí)，HVAC系統(tǒng)控制單元會對這些信息進(jìn)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(jìn)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)穩(wěn)定了，或者霧氣被清除后，傳感器會將這個(gè)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(diǎn)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(diǎn)溫度；

操作步驟可以簡單描述為(其中的閾值根據(jù)實(shí)際車況進(jìn)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(jì)算當(dāng)前空氣的露點(diǎn)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(jìn)行除霧防霧，直到Tg>(Td+5C)

建議的安裝位置和方式：

安費(fèi)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(diǎn)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(gè)溫濕度傳感器，和一個(gè)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(diǎn)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(jì)諸如LIN等類型。

審核編輯：彭菁