高分子湿度传感器的发展概况和发展方向
传感器发展趋势及介绍论文
《光纤传感器》论文专业班级：测控技术与仪器题目：光纤传感器发展趋势姓名学号：摘要近几年，传感器产量的年增长率均坚持在10%以上，目前全球从事传感器生产和研制的单位达5000多家。
传感技术作为当今世界迅猛发展起来的技术之一，已经成为一个国家科学技术水平发展的重要标记。
传感器朝着灵敏、精巧、适应性强、智能化、网络化方向发展。
目前，全球的传感器市场在不竭变更的创新之中呈现出快速增长的趋势。
有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和财产化，竞争也将日益激烈。
AbstractIn recent years, the annual output of the sensor increases above the rate of 10%.At present, there are more than 5000 enterprise units working on the production and development of sensor around the world. As one of the rapid developed technology in the present world, sensor technology has been the important sign of nation science and technology level. The sensor develops in the in the direction of sensitiveness, exquisiteness, high adaptability, intellectualization, and networking. For the moment, the international market of sensor shows the tendency of swift growth during the process of constantly changing creation. It is pointed by some experts that the main technique of the sensor will be extended and improved, and every country will accelerate the development and industrialization of new generation of the sensor, so the competition will be fiercer.【关键词】传感器标记创新激烈【Key words】sensor sign creation fierce目录一、前言 (1)二、传感器如今的发展2.1引入新技术发展新功能 (2)2.2利用新资料发展新产品 (2)三、传感器发展方向3.1紧跟用户需求更易操纵 (3)3.2MEMS技术带动传感器技术发展 (4)3.3传感器数字化和模拟化 (5)四、参考文献 (6)前言咨询公司INTECHNO CONSULTING的传感器市场陈述显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上。
湿度传感器发展方向邹议
文章编号 ：ｌ ７ — ７２ （ ０） 一 ０ ７ ０ ６ １ ４ ９ 一２ ６ｉ ００ — ３ ０
Ａｂ ｔ ｃ ：Ｔ 】 ｐ ｐ ｌ ｉ ｉ ｅ ｕ ｅ ｃ ａ ８ ｔ ｒ ｔ ｒ ｈ ｍ ｄ ｔ － ｙ ｅ ‘ｅ ｓ ｔ ｅ ｅ ａ ｅ ｔ ｅ ｐ ｔ ａ ｅ ｓ ｒ ｔ ｈ ｓ ａ ｅ‘ ｈ ｒ ｄ ｃ ｓ ｈ ｒ ｃ ａ ｉ １ ｏ ｕ ｉ ｉ ｙ ｈ ｐ ｌ ｎ ｉ ｉ １ ｍ ｎ ， ｘ ａ １ ｔ ａ ｓ ｃ ｓ ｖ ｅ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｃ ｅ ｄ ａ ｊ ｓ ｏ ｉ ｔ ｇ ａ ｅ ｈ ｍｉ ｛ ｙ ｅ ｓ ｒ ｓ ｎ ｌ — ｈ Ｐ ｎ ｅ Ｉ ｇ ｎ ｔ ｍ ｅ ｔ ｌ ／ ｈ ｒ ｃ ｅ ｊ ｉ ｎ Ｓ ｌ ｅ ｒ ｅ ｒ ｔ ｄ ｕ ｔ ｓ ｎ ｏ ｉ Ｂ ｅ ｃ ｉ ｉ ｔ ｌ ｉ ｅ ｔ ｅ ｐ ｕ‘ ｓ ・ ｎ ｄ ｒ ａ ｅ
维普资讯
０
ｌ＿ Ｉ ｌ ＿ ｌ
湿 度
妇 『
感
Ｅ ｏ１ ｉ ｅ Ｄｉ ｅ ｉ ｎ ｆ Ｈ ｍｉ ｔ Ｓ ｎ ｏｒ ｖ ｕｔ ｖ ｒ ｃｔ Ｏ ｏ ｕ ｄｉ ｙ ｅ ｓ
鹧 感 发 方向 议 器 展 邹
周 焱 。 胡 氢 ’
元件的电阻率和电阻值都发生变化． 利用返一特性
即可测盘湿度 湿敏电阻的种类很多，例如个难题 国外生 产的湿度标定设备价格十分昂贵。 近年来，国内外在湿度传感器研 发领域取得 ＿ ｒ 长足进步 湿敏传感器 正从 简单的湿敏 元件 向集成 化、智能化、多参数检 测的方 向迅速发展．为开发 新一代湿度 ／温度 测控 系统创造 ｒ 有利条件，也将
摘
要： 本文舟绍了湿敏元件的特性， 重点阐谜熊成湿度传感器、 单片镭能化湿度／ 温度愕感器的性能特点及
2024年温湿度计市场需求分析
2024年温湿度计市场需求分析1. 简介温湿度计是一种常见的用于测量环境温度和湿度的仪器。
随着人们对室内舒适度和健康的要求不断提高，温湿度计的需求也逐渐增加。
本文将从市场规模、市场趋势和市场细分三个方面，对温湿度计的市场需求进行分析。
2. 市场规模2.1 全球市场规模据统计，全球温湿度计市场规模在过去几年不断增长。
预计到2025年，全球温湿度计市场规模将达到X亿美元。
这主要得益于以下因素：•增加的室内环境监测需求：随着人们关注室内空气质量和舒适度的提升，对温湿度计的需求逐渐增加。
•工业应用的推动：工业领域中，温湿度计被广泛应用于生产过程监测和质量控制，工业需求的增加也推动了市场规模的扩大。
2.2 中国市场规模中国是全球最大的温湿度计市场之一。
根据数据，中国温湿度计市场规模在过去几年保持稳定增长，预计到2025年将达到X亿元。
以下是中国温湿度计市场规模增长的几个重要原因：•楼宇自动化需求的增加：随着智能建筑和楼宇自动化的快速发展，对温湿度计的需求在商业和住宅领域都得到了提升。
•农业领域的推动：农业领域对温湿度的精确监测要求越来越高，因此温湿度计在农业领域的应用也得到了拓展。
3. 市场趋势3.1 智能化发展随着物联网和人工智能技术的不断发展，温湿度计逐渐智能化。
智能温湿度计可以通过手机应用或云平台实现远程监测和控制，方便用户了解环境状况和做出相应调整。
这一趋势将进一步推动温湿度计市场的发展。
3.2 多元化应用除了传统的室内环境监测，温湿度计在其他领域的应用也逐渐增多。
例如，温湿度计被广泛应用于病房、实验室、仓储等场所，以确保环境的安全和稳定。
未来，随着对环境监测的要求不断提高，温湿度计的应用领域还将继续扩展。
4. 市场细分4.1 按产品类型划分•传感器式温湿度计：使用传感器来检测温度和湿度的变化，并将数据显示在屏幕上。
•记录式温湿度计：可以记录一段时间内的温度和湿度变化，并将数据存储在内存中，便于后续分析和回放。
2024年温湿度传感器市场规模分析
2024年温湿度传感器市场规模分析简介温湿度传感器是一种重要的传感器设备，能够测量环境中的温度和湿度，并将这些数据转化为可读的电信号。
温湿度传感器广泛应用于各个领域，包括工业、农业、医疗和家庭等。
本文将对全球温湿度传感器市场的规模进行分析。
温湿度传感器市场概述随着工业自动化程度的提升，对环境监测的需求不断增长。
温湿度传感器的应用在许多行业中起着重要作用，帮助监测和维持合适的环境条件。
尤其是在物联网的兴起背景下，温湿度传感器的需求更加迅速增长。
市场驱动因素以下因素推动了温湿度传感器市场的增长： 1. 工业自动化：制造业自动化程度的提高，以及对生产过程环境的监控要求，促使温湿度传感器的广泛应用。
2. 农业技术进步：现代农业更加关注环境条件对农作物的影响，温湿度传感器在农业领域的需求在增长。
3. 医疗行业：医疗设备和药品存储需要特定的环境条件，温湿度传感器在医疗应用中有着广泛的使用。
4. 家庭自动化趋势：随着智能家居的兴起，温湿度传感器在家庭自动化市场也有较高的需求。
市场规模分析根据市场研究报告数据，温湿度传感器市场的规模呈现稳定增长的趋势。
以下是2024年温湿度传感器市场规模分析的一些数据：年份市场规模（亿美元）2016 102017 122018 152019 182020 222021 26从上表可以看出，温湿度传感器市场规模自2016年开始逐年增长，预计2021年市场规模达到26亿美元。
市场地区分布温湿度传感器市场主要分布在以下几个地区： 1. 北美地区：北美地区对温湿度传感器的需求较高，主要应用于工业自动化和农业领域。
2. 欧洲地区：欧洲对温湿度传感器的需求也较为稳定，市场规模呈现增长趋势。
3. 亚太地区：亚太地区市场规模增长迅速，主要受制造业和物联网发展的影响。
4. 其他地区：其他地区市场规模相对较小，但也呈现增长的趋势。
市场竞争格局温湿度传感器市场存在较多的竞争对手，包括以下一些主要供应商： - Sensirion AG - Honeywell International Inc. - Bosch Sensortec GmbH - TE Connectivity Ltd. - Texas Instruments Inc.这些供应商在温湿度传感器市场中有着较大的市场份额，并持续不断地进行产品创新和技术改进。
传感器技术的发展趋势及应用
传感器技术的发展趋势及应用随着科技的发展，传感器技术也在发生着翻天覆地的变化。
传感器技术的发展趋势及应用也成为人们关注的焦点。
在本文中，我将介绍一些传感器技术的发展趋势及应用，并尝试探索一些未来的发展方向。
一、传感器技术的发展趋势随着科技的发展，传感器技术已经从最初的温度、压力、湿度等基础参数的监测，向多参数、高精度、微型化的方向发展。
传感器技术的发展趋势可从以下三个方面来看。
1、多种参数监测现代传感器所监测的参数已不再是单一的物理量。
智能传感器可以通过多个参数来确认物体的状态，如物体的方向、旋转速度等。
同时，多种传感器技术联合作用，构成了多参数、多维度的联合监测系统，从而实现更为精确的数据采集和处理。
2、传感器的微型化传感器的微型化是当今传感器技术发展的必然趋势。
微型化使得传感器可以更便携、更小巧、更贴近被监测的物体。
而由于技术的发展，目前已经出现了许多微型传感器。
小型传感器可以用于更广泛的应用领域，例如数据采集芯片、医疗设备等。
3、无线传输技术随着传感器技术的发展，无线传输技术也得到了广泛的应用。
通过无线传输技术，传感器所采集的数据可以直接传输到后台数据分析系统中，从而实现实时数据分析。
如今，无线传输技术的快速发展，有利于提高数据传输的速度和稳定性，使得传感器技术在物联网领域得到了广泛应用。
二、传感器技术的应用1、智能家居领域智能家居系统是目前应用传感器技术最为广泛的一个领域。
传感器技术的应用极大地改善了人们的居住环境。
通过传感器技术，智能家居系统可以感知环境的变化，自动调节室内温度、湿度等，使得生活更为舒适便捷。
2、医疗领域传感器技术在医疗设备方面的应用也越来越广泛。
Smart Care床垫传感器是一种用于监测老年人健康状况的医疗设备。
该传感器可监测老年人的睡眠质量、心跳、呼吸等参数，从而提供及时的健康状况反馈，更好地保证老年人的健康。
3、汽车领域现代汽车常常搭载了各种传感器，如安全气囊传感器、车速传感器、空气传感器等。
温湿度计的消费现状及市场前景分析
温湿度计的消费现状及市场前景分析温湿度计作为一种常见的家用电子产品，负责测量并监控室内的温度和湿度，对家庭健康和舒适起到关键作用。
本文旨在通过专业角度、真实数据及接地气的语言，深入剖析温湿度计的消费现状，揭示潜在消费者痛点，并探讨市场前景。
相信通过本文的阐述，读者能够对温湿度计的市场状况有更全面、深入的了解。
第一部分：消费现状1.1 温湿度计的普及程度根据市场调研数据显示，全球温湿度计市场规模2019年达到了20亿美元，并且预计在未来五年内会保持5%以上的复合年增长率。
这显示出温湿度计在家庭和行业领域的普及程度正在不断提高。
1.2 消费者群体的需求分析（引用真实数据）根据调研数据显示，目前温湿度计的消费者群体主要集中在以下几个方面：a. 家庭用户：越来越多的家庭关注室内空气质量，特别是有小孩、老人等特殊群体的家庭，他们希望通过温湿度计来监测室内湿度和温度，以保证室内环境的舒适和健康。
b. 养殖和种植领域：在畜牧业、温室种植等行业中，温湿度控制对于提高产能和产品质量至关重要。
因此，养殖户、农场主等行业人士对于准确测量和监控温湿度的需求非常迫切。
c. 工业生产：在某些工业领域，如制药、食品、纺织等，温湿度的精确控制对产品质量和安全性有着直接影响。
工厂和企业需要使用专业级的温湿度计来确保生产过程中的温湿度稳定性。
第二部分：潜在痛点与商机2.1 现有产品的局限性通过对市场产品的调研和用户反馈的分析，我们发现目前市场上的温湿度计在以下几个方面存在一定的局限性：a. 精确度不高：一些廉价的温湿度计精度较低，导致测量结果不准确，无法提供可靠的数据支持。
b. 功能单一：部分产品只能提供基本温湿度测量功能，无法满足多样化的用户需求。
c. 操作不便：一些产品操作复杂，对于普通用户来说存在一定的学习门槛。
2.2 潜在商机基于现有产品的局限性，可以看出温湿度计市场存在着潜在的商机：a. 提高精确度：研发更为精确的温湿度计，满足用户对于数据准确性的需求，例如采用先进的传感技术和数据分析算法来提高测量精度。
传感器的发展趋势
传感器的发展趋势
1. 发现利用新现象、新效应
利用物理现象、化学反应和生物效应是各种传感器 工作的基本原理，所以发现新现象与新效应是发展传感 器技术的重要工作，是研制新型传感器的理论基础，其 意义极为深远。例如，日本夏普公司利用超导技术研制 成功高温超导磁性传感器，是传感器技术的重大突破， 其灵敏度之高，仅次于超导量子干涉器件。但它的制造 工艺远比超导量子干涉器件简单，可用于磁成像技术， 具有广泛的推广价值。
传感器的发展趋势
8. 传感器的智能化与数字化
利用计算机及微处理技术使传感器智能化是20世 纪80年代以来传感器技术的一大飞跃。智能传感器是一 种带有微处理器的传感器，与一般传感器相比它不仅具 有信息提取、转换等功能，而且具有数据处理、双向通 信、信息记忆存储、自动补偿及数字输出等功能。
传感器的发展趋势
随着人工神经网络、人工智能和信息处理技术（如多传感器信息 融合技术、模糊理论等）的进一步发展，智能传感器将具有更高级的分 析、决策及自学功能，可完成更复杂的检测任务。此外，目前传感器的 功能已突破传统的界限，其输出不再是单一的模拟信号，而是经过微处 理器处理过的数字信号，有的甚至带有控制功能，这就是所谓的数字传 感器。数字传感器的特点：一是将模拟信号转换成数字信号输出，提高 了传感器的抗干扰能力，特别适用于电磁干扰强、信号传输距离远的工 作现场；二是可通过软件对传感器进行线性修正及性能补偿，减少了系 统误差；三是一致性与互换性好。
传感器的发展趋势
6. 传感器的微型化与低功耗
目前，各种测控仪器设备的功能越来越强大，同时各个 部件的体积却越来越小，这就要求传感器自身的体积也要小 型化、微型化，现在一些微型传感器的敏感元件采用光刻、 腐蚀、沉积等微机械加工工艺制作而成，尺寸可以达到微米 级。此外，由于传感器工作时大多离不开电源，在野外或远 离电网的地方，往往是用电池或太阳能等供电，因此，开发 微功耗的传感器及无源传感器就具有重要的实际意义，这样 不仅可以节省能源，也可以提高系统的工作寿命。
传感器的7个发展趋势
传感器的7个发展趋势
一、利用新发现的现象、效应。
传感器本来就是基于一系列效应制造出来的，目前应用的效应很多，比如压电效应、压阻效应等等，还有一些效应是我们未知的，等着我们去认识。
二、采用高新技术。
随着计算机、电子技术以及制造加工技术的发展，传感器也进入高速发展时期，这些技术都是开发和设计传感器的基础。
高科技含量的传感器是未来产业化的一个方向。
三、新材料的开发。
传感器的感应元件、传感器保护的基础都是各种材料，随着人们对新材料性能的掌握，将大大促进传感器的发展。
近年，广泛应用的材料有陶瓷、光纤、高分子有机材料等。
四、不断提高传感器的性能。
影响传感器的性能因素很多，有系统的，还有检测的。
随着检测技术跟精密制造的发展，这方面也将得到大大提高。
五、传感器应用的扩展。
物联网的横空出世，传感器应用也在不断拓展。
近些年，地震灾害、海啸灾害、食品危机不断，对研究人员来说，也是个挑战，开发出各种传感器检测这些现象的发生，及早预警。
六、传感器的集成化和多功能化。
以前的传感器一般只能检测一种物理量，一个系统光传感器就需要很口。
现在，已经出现了多功能和集成化的传感器，比如温湿度和检测各种气体的集成传感器，这也将是以后发展的一个趋势。
七、微型与低功耗化。
有些精密仪器或设备，体积本身就小，还需要接上各种传感器进行感知和控制，这也对传感器提出了更高的要求。
温湿度传感器发展历程
浅谈温湿度传感器发展历程及其功能温湿度传感器发展最早在1593年意大利科学家伽利略就发明了温度计以便人们测量温度。
直到1821年由德国物理学家塞贝克发现了把温度变成电信号的塞贝克效应制作出了热电偶传感器来测量温度，此次发现为工业革命留下了不可磨灭的贡献。
早期由于技术的限制，传感器不能同时实现测量温度和湿度两个功能，所以为了测温度和湿度两个重要参数，不得不同时来使用温度传感器和湿度传感器。
壁挂数码管王字壳温湿度传感器人类最早发明的就是温度计，而温度计的原理就是利用液体的受热膨胀，液体柱的高度对应温度刻度来衡量当前温度，这种温度计的缺点就是量程有限、精度有限。
而湿度传感器由简单的湿敏电阻（电容）制作而成，湿敏电阻和湿敏电容测量湿度的原理是由于湿敏电阻上面覆盖的一层高分子膜，这层膜会随着湿度的变化影响电阻的电导值或者电容的电容值，利用这种特性可以完成湿度传感器对环境湿度的测量。
此后，随着科技的发展，人们研制出各种温湿度传感器。
本世纪，在半导体技术的支持下，相继诞生了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。
与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。
温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器（RTD）和IC 温度传感器。
热电偶传感器有自己的优点和缺陷。
热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度传感器。
也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性，这种细微的测温元件有极髙的响应速度，可以测量快速变化的过程。
然而热电偶传感器的灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。
温湿度传感器功能应用及其分类温湿度传感器是一种装有湿敏和热敏元件，能够用来测量温度和湿度的传感器装置，有的带有现场显示，有的不带有现场显示。
温湿度传感器由于体积小，性能稳定等特点，被广泛应用在生产生活的各个领域。
湿度传感器用途
湿度传感器用途一、引言湿度传感器是一种能够检测环境中相对湿度的电子器件。
它能够将环境中的湿度变化转换为电信号，从而实现对环境湿度的监测和控制。
在现代工业生产和生活中，湿度传感器已经成为不可或缺的重要组成部分，具有广泛的用途和应用场景。
二、工业制造领域1. 纺织行业在纺织行业中，湿度传感器被广泛应用于纱线加工、染色、印花等各个环节。
通过对空气湿度的监测，可以控制加工过程中纱线的水分含量，从而保证产品质量和生产效率。
2. 食品加工行业在食品加工行业中，湿度传感器被用于检测食品干燥过程中的水分含量。
这样可以保证食品质量和口感，并且能够有效地防止食品变质。
3. 医药制造行业在医药制造行业中，湿度传感器被广泛应用于药物干燥、储存等过程中。
通过对空气湿度的监测，可以控制药物的水分含量，从而保证药品的质量和有效性。
三、环境监测领域1. 气象监测在气象监测中，湿度传感器被用于检测空气中的水分含量。
这样可以帮助气象学家预测天气变化，并且对于农业生产、交通运输等方面也有着重要的应用价值。
2. 空气质量监测在空气质量监测中，湿度传感器被用于检测空气中的相对湿度。
这样可以帮助人们了解空气中水分含量对健康和环境的影响，并且能够及时采取相应的措施。
3. 温室种植在温室种植中，湿度传感器被广泛应用于检测温室内部的湿度变化。
通过对温室内部环境的监测和调节，可以保证植物生长所需的适宜湿度和温度条件。
四、家居生活领域1. 空调系统在家庭空调系统中，湿度传感器被用于检测房间内部的相对湿度。
这样可以帮助人们控制空调系统的运行，从而保证房间内部的湿度和舒适度。
2. 抽湿机在潮湿的环境中，抽湿机是一种非常常见的家用电器。
而湿度传感器则是抽湿机中最重要的组成部分之一，它能够检测空气中的水分含量，并且根据实时数据控制抽湿机的运行。
3. 电子琴在电子琴中，湿度传感器被用于检测琴体内部的相对湿度。
这样可以保证电子琴内部的木材和其他材质不会因为过于潮湿或者干燥而产生变形或者损坏。
湿度传感器简介及分类介绍
因此，这就造成用湿敏元件感湿特性曲线的斜率来表
示灵敏度的困难。
湿度传感器简介和分类介绍
15
目普前遍．采虽用然关的于灵湿敏敏度元件的灵方敏法度的表示方法
尚未得到统一，但较为普遍采用的方法是用
元件在不同环境湿度下的感湿特征量之比来
表 示 灵 敏 度 。 例 如 日 本 生 产 的 MgCr2O4— TiO2湿敏元件的灵敏度．用一组电阻比R1% ／R20% ， R1%／R40% ， R1%／R60%，R1% ／ R80%及R1%／R100%表示，其中R1%， R20%， R40%， R60%，R80%及R100% 分别为相对湿度 在1％，20％，40％，60％，80％及100％
V —被测空气的体积
湿度传感器简介和分类介绍
7
②、相对湿度
相对湿度是气体的绝对湿度(ρV)与在同一温度 下，水蒸汽已达到饱和的气体的绝对湿度(ρW) 之比，常表示为％RH．其表达式为
相对湿度= (ρV /ρW)×100%RH
根据道尔顿分压定律，空气中压强P＝Pa十PV(Pa 为干空气分压，PV为湿空气气压)和理想状态方 程，通过变换．又可将相对湿度用分压表示：
湿度传感器简介和分类介绍
湿度传感器简介和分类介绍
1
目录
一、简介 二、湿度及湿度传感器 三、电解质系湿度传感器 四、半导体及陶瓷湿度传感器 五、有机物及高分子聚合物湿度传感器 六、湿度传感器的应用及发展动向 本章小结
湿度传感器简介和分类介绍
2
一、简介
湿度测量技术
（可参《湿度测量》一书）湿度量技术发展已有200多年历史⑤响应时间
⑥湿滞回线和湿滞回差
湿度传感器简介和分类介绍
9
①、湿度量程
保证一个湿敏器件能够正常工作所允许环 境相对湿度可以变化的最大范围，称为这 个湿敏元件的湿度量程。
国内外传感器技术现状与未来发展趋势
国内外传感器技术现状与未来发展趋势传感器是一种用来感知周围环境并将感知结果转化为可用信号的设备，广泛应用于各个领域，如工业、农业、医疗、交通等。
随着技术的发展，传感器的种类不断增多，性能也得到了显著提升。
本文将对国内外传感器技术的现状和未来发展趋势进行分析。
目前，国内外传感器技术已经发展到了一定的水平，涉及到的领域也非常广泛。
以下是一些常见的传感器技术：1.温度传感器：用于测量环境温度的传感器，常见的有热电偶、热敏电阻等。
随着微电子技术的发展，温度传感器不仅在测量范围上有所扩展，同时在稳定性和精度方面也得到了显著改善。
2.湿度传感器：用于测量环境湿度的传感器，可以通过物理或者化学原理来实现。
目前，各种类型的湿度传感器已经被广泛应用于气象、农业、工业等领域。
3.压力传感器：用于测量压力变化的传感器，常见的有压阻传感器、微压传感器等。
压力传感器在航天、化工、制造业等领域有着广泛的应用。
4.光学传感器：用于测量光的传感器，常见的有光敏电阻、光电二极管等。
光学传感器在光通信、图像传感、光谱分析等领域得到了广泛应用。
5.生物传感器：用于检测生物体内或外界的生物信号的传感器，常见的有血压传感器、心率传感器等。
生物传感器在医疗、健康管理等领域有着广泛的应用。
未来，传感器技术的发展将呈现以下几个趋势：1.微型化：传感器趋向于更小、更轻、更灵活的方向发展。
微纳技术的应用使得传感器可以实现更高的集成度和更小的体积，使得传感器可以在更多的场景中得到应用。
2.智能化：传感器将越来越智能化，能够自动识别和适应环境变化。
随着物联网的发展，传感器可以通过互联互通，实现更高级的数据处理和决策能力。
3.多模式融合：传感器将越来越多地采用多模式融合的方式。
例如，光学和声学传感器的结合，可以实现更精确的测量，并获取更多的信息。
4.能源自给自足：传感器的能源供应形式将向着自给自足的方向发展。
例如，通过光能、风能、热能等方式来为传感器提供能源，减少对外界能源的依赖。
高分子湿度传感器研究进展
一
１ ２一
中国新技术新产品
：
Ｃ ｉａ Ｎｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄＰ ｏ ｕ ｔ ｈｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒｄ ｃｓ
丝
高 新 技 术
高 分子 湿度传感器研 究进展
杨 子 江 ，黄建 国 。
（ １ 龙 江 农 业 工程 职 业 学 院 ２驻 哈 空 军 ９ ０ ５部 队 ， 龙 江 哈 尔滨 １０ ８ ） 黑 ３１ 黑 ５ ００
人们的生活和工农业生产， 以及动植物 的生 存和生长， 都与周 围环境 的湿度有着密 切的关 系 。随着科技 的进步， 在国民经济 的多个部 门对 于湿度的测量 和控制 日 益显得重要和迫切 ， 特别 是随着生活水平 的提高， 空气质量越来越受到重 视萁 中的相对湿度作为衡量居住适宜程度 的关 键指标也得到了重视， 大量的湿度控制 电器进入 人们 的生活， 湿度传感器 的应用 领域 不断扩大 湿度是指气体 中的水分含量 。通 常使用 的湿度 表示 方法有 混合 比 、 露点 和相 对湿度 日在恶劣 ， 条件 下工作 ， 例如气 流速度 、 度 、 温 湿度 变化非 常剧烈或测量污染严重 的工业气体时 ，将使精 度大大降低口 在人类社会逐步由工业化 时代 向 。 信包 化时代迈进 的时候 ， 、 能源 信息和材料 己成 为新技术革命 的三大支柱 。传感器是能感受规 定 的被测量信号 （ 物理或化学量 ） 并按照一定规 律将其转换成可测信号 （ 频率信号等 ） 的器件或 装置 。 其中敏感元件 是传感器的核心 ， 选择并优 化敏感材料 以及新功能材料 的开发和应用一直 是传感器研究的热点。 ２湿度传感器概况 湿度 传感器是一 类重要 的化学传感 器 ， 已 在仓贮 、 工业生产 、 控制 、 过程 环境监测 、 家用 电 器、 气象等方面有着广泛的应用 ， 精密 电子元 如： 件制造 、 航天导弹 、 火箭的储存。周围环境 的湿 度与人们 的生活 和工农业 生产 ，以及动植物 的 生长与生存都密切相关 。为了创造舒适 的生活 环境 和理想 的生产条件 ，必须对环境湿度进行 检测 、 控制或调整。然而 ， 尚且不 能令人满意 的 是， 对于有关湿度计量技术 的研究 ， 还远不如对 温度 的研究 和计量那样精确 和完善 。一个理想 的湿度传感器应具备 的性能和参数如下： ｌ 用寿命长 ， 帔 长期稳定性好 。 ２ １ 灵敏度高 ， 感湿特 Ｉ曲线线性度好 。 生 ３ ） 宽， 量程 温度系数小。 ４ １ 时间短 。 响应 ５ 悔黼 小 ６ ） 的一 致性 和互换性 好 ， 器件 易于批 量生 产， 易于实现与其它传感器集成化 、 智能化 。 ３湿度传感器分类 目 ， 前 湿敏器件 品种繁多 ， 但就其所使用 的 感湿材料而言 ，大致可以分为三大类 ：电解质 型， 半导体陶瓷 型和有机高分子聚合物 型。 中 其 有机高分子聚合物型按其结构特点又可分为 电 容型、 电阻 型 、 声表 面 波型（ Ｗ ， Ｓ ）石英 振 子型 Ａ 等 。电解质类湿度传感器不能长期应用于高湿 环境 中，因为感湿材料中的电解质盐可吸水而 被稀释甚至会 流出， 从而破坏其感湿 眭能 。 电阻 型高 分子湿度传感器 是 目前发 展较为迅 速 ， 应 用较广 的一类 。但 由于湿度传感器工作时必须 直接暴露于待测 的环境 中，工作条件恶劣而复 杂 ，使湿敏器件长期遭 受有害气体的侵蚀和温 度 的影响 ，从而普遍存在长期稳定性ｉ ａｔ ｓ ｏｌ
湿敏传感器市场分析报告
湿敏传感器市场分析报告1.引言1.1 概述湿敏传感器是一种能够检测和测量环境中湿度变化的装置，广泛应用于各种行业和领域。
随着物联网和智能家居等领域的快速发展，湿敏传感器市场正经历着快速增长和巨大的商机。
本报告将对湿敏传感器市场进行全面分析，包括市场概况、主要应用领域分析以及市场发展趋势展望等内容。
通过对湿敏传感器市场的深入研究，旨在为行业相关企业和投资者提供准确的市场信息，帮助它们把握发展方向和商机。
1.2 文章结构文章结构:本报告将分为三个主要部分：引言、正文和结论。
在引言部分中，我们将对湿敏传感器市场进行概述，介绍文章的结构和目的，并对整个报告进行总结。
在正文部分，我们将首先进行湿敏传感器市场概况的分析，然后对主要应用领域进行详细分析，最后展望市场的发展趋势。
在结论部分，我们将对湿敏传感器市场的发展前景进行评估，提出建议与展望，并对整个报告进行总结。
通过这样的结构，读者将能够清晰地了解湿敏传感器市场的现状和未来发展趋势。
1.3 目的目的：本报告旨在对当前湿敏传感器市场进行深入分析，探讨其主要应用领域以及市场发展趋势，为相关行业提供市场参考和战略指导。
同时，通过对湿敏传感器市场的发展前景进行评估，提出相应的建议与展望，为企业和投资者提供决策支持。
希望通过本报告的撰写，能够帮助读者全面了解湿敏传感器市场，把握发展趋势，促进行业健康发展。
1.4 总结文章结构清晰，内容详实，通过对湿敏传感器市场的概况、主要应用领域和市场发展趋势的分析，我们可以看出湿敏传感器市场具有广阔的发展空间和潜力。
在未来，随着科技的不断进步和行业的不断创新，湿敏传感器市场将会迎来更大的发展机遇。
因此，我们有信心相信湿敏传感器市场未来的发展前景一定是光明的。
同时，针对市场现状和发展趋势，我们提出了相关建议并进行了展望，相信在行业的共同努力下，湿敏传感器市场一定会迎来更加美好的明天。
2.正文2.1 湿敏传感器市场概况湿敏传感器是一种能够感知环境中湿度变化并转化为相应电信号的传感器。
2024年温湿度控制器市场发展现状
2024年温湿度控制器市场发展现状1. 简介温湿度控制器是一种用于监测和调节环境温度和湿度的设备。
随着科技的发展和人们对生活质量的要求提高，温湿度控制器的市场需求也逐渐增大。
本文将分析温湿度控制器市场的发展现状，并探讨其未来的发展趋势。
2. 市场规模温湿度控制器市场在过去几年中持续保持增长态势。
据市场调研公司的数据显示，在2017年至2021年期间，全球温湿度控制器市场的年均复合增长率达到了6%。
市场规模从2017年的50亿美元增长到2021年的70亿美元。
3. 应用领域温湿度控制器广泛应用于工业、农业、医疗、建筑等领域。
在工业领域，温湿度控制器可用于调控生产环境，提高生产效率。
在农业领域，温湿度控制器可用于控制温室内的温湿度，促进作物的生长。
在医疗领域，温湿度控制器可用于医疗设备和药品的存储，并保持其最佳的工作状态。
在建筑领域，温湿度控制器可用于调节室内温湿度，提供舒适的生活环境。
4. 发展趋势4.1. 智能化随着人工智能和物联网技术的发展，温湿度控制器也趋向于智能化。
智能温湿度控制器具备自主学习和优化功能，能够根据环境条件和用户需求自动调整参数和工作模式，提供更加智能、便捷的控制体验。
4.2. 节能环保温湿度控制器的节能环保特性也成为市场的一个重要关注点。
新一代温湿度控制器在降低能耗、提高能源利用效率方面具有显著优势。
通过精确的温湿度监测和控制，有效减少能源的浪费，降低对环境的影响。
4.3. 多功能化多功能化是温湿度控制器发展的一个重要趋势。
新款温湿度控制器不仅可以监测和调节温湿度，还具备其他功能，例如空气质量检测、声音控制等。
多功能化的设计使得温湿度控制器更加实用和灵活，能够满足不同领域和应用场景的需求。
5. 市场竞争温湿度控制器市场存在着激烈的竞争。
目前市场上主要的温湿度控制器厂商包括Honeywell、Emerson Electric、Johnson Controls、Siemens等。
传感器的论文
湿敏传感器的发展综述摘要：如今湿度传感器已经深入到生产的各个领域，湿度检测在国民生产中起到重要的作用。
本文介绍湿度传感器的种类及其原理、与传统测湿方法的关系、发展趋势和应用领域，总结出湿敏传感器的发展趋势，为传感器的深入发展提供一定的参考价值。
关键词：湿度；湿敏传感器；湿度检测引言：湿敏传感器是由湿敏元件和转换电路等组成，利用物质的物理效应和化学效应对气体中的水分进行检测的器件。
随着工农业等部门对产品质量的要求越来越高，也就越来越需要对湿度进行严格检测及控制，所以以有必要开发优质的湿度传感器。
湿度测量和控制广泛应用于航空航天、微电子、原子能、石油化工、电力、气象、仓储等领域，鉴于湿度测量的重要性，各国都在不断更新改造其湿度标准。
湿度的标准是确保产品质量好坏的一个重要指标之一。
近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。
湿度传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向发展，为开发新一代湿度/温度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。
一、湿度传感器的种类及其原理湿敏元件是最简单的湿度传感器。
湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。
湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。
湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。
当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。
湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。
下面对各种湿度传感器进行简单的介绍。
（一）氯化锂湿度传感器（1）电阻式氯化锂湿度计第一个基于电阻-湿度特性原理的氯化锂电湿敏元件是美国标准局的F.W.Dunmore研制出来的。
这种元件具有较高的精度，同时结构简单、价廉，适用于常温常湿的测控等一系列优点。
传感器技术的应用及未来发展趋势
传感器技术的应用及未来发展趋势传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
传感器工作原理传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路、辅助电源四部分构成，如下图所示。
其中，敏感元件直接接收测量，用于输出被测量有关的物理量信号，敏感元件主要包括热敏、光敏、湿敏、气敏、力敏、声敏、磁敏、色敏、味敏、放射性敏感等十大类;转换元件用于将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号;变换电路用于将转换元件输出电信号进行放大、调制等处理;辅助电源用于为系统(主要是敏感元件和转换元件)提供能量。
传感器应用传感器在手机中的应用：重力传感器，在极品飞车、天天跑酷等游戏中有着近乎完美的体现;加速度传感器，例如手机的摇一摇功能就是对手机的加速度进行感应;光线传感器，例如手机的自动调光功能;距离传感器，例如接电话时手机离开耳朵屏幕变亮，手机贴近耳朵屏幕变黑。
手机中的传感器数不胜数，很多功能都是利用传感器来实现的，在此小编就不一一列举了。
除手机外，传感器在日常生活中也有着广泛的应用，常见的如：自动门，通过对人体红外微波的传感来控制其开关状态;烟雾报警器，通过对烟雾浓度的传感来实现报警的目的;电子秤，通过力学传感来测量人或其他物品的重量;水位报警，温度报警、湿度报警等也都利用的是传感器来完成其功能。
传感器技术未来发展将会有哪些趋势呢？下面我们来看看：1、开发新式传感器新式传感器，大致应包含：①选用新原理；②添补传感器空白；③仿生传感器等诸方面。
它们之间是互相联络的。
传感器的作业机理是根据各种效应和规律，由此启示大家进一步探究具有新效应的灵敏功用资料，并以此研发出具有新原理的新式物性型传感器材，这是开展高功用、多功用、低成本和小型化传感器的主要途径。
传感器技术的未来发展趋势
传感器技术的未来发展趋势在当今科技飞速发展的时代，传感器技术作为获取信息的关键手段，正经历着深刻的变革，并在各个领域发挥着日益重要的作用。
从智能手机中的各种感应元件，到工业生产中的自动化控制，再到医疗健康领域的精准监测，传感器无处不在。
那么，未来传感器技术将会朝着哪些方向发展呢？微型化与集成化是传感器技术发展的重要趋势之一。
随着电子设备越来越小巧便携，对传感器的尺寸要求也越来越苛刻。
微型传感器不仅能够节省空间，还能降低能耗，提高设备的整体性能。
同时，集成化能够将多个传感器功能集成在一个芯片上，实现多种参数的同时测量，减少了系统的复杂性和成本。
例如，在智能手机中，集成了加速度计、陀螺仪、磁力计等多种传感器的芯片，为手机提供了丰富的功能和精准的操作体验。
智能化也是未来传感器技术的关键发展方向。
智能化传感器不仅能够感知物理量，还能对采集到的数据进行处理和分析，甚至能够根据预设的算法做出决策。
这种智能化的特点使得传感器能够更好地适应复杂多变的环境，提高测量的准确性和可靠性。
例如，在智能交通系统中，传感器可以实时监测车辆的速度、流量等信息，并通过智能算法进行分析，实现交通信号的智能控制，提高交通效率。
无线化和网络化是传感器技术发展的另一个重要趋势。
传统的传感器往往需要通过有线连接来传输数据，这在一些应用场景中存在着布线困难、维护成本高等问题。
而无线传感器则能够摆脱线缆的束缚，实现更灵活的数据传输。
此外，通过将多个传感器组成网络，可以实现大规模的数据采集和协同工作，为智能城市、环境监测等领域提供强大的支持。
比如，在智能农业中，通过无线传感器网络可以实时监测土壤湿度、温度、光照等参数，实现精准灌溉和施肥。
高性能化是传感器技术不断追求的目标。
这包括提高传感器的测量精度、灵敏度、响应速度等性能指标。
例如，在医疗领域，高精度的传感器能够更准确地检测人体的生理指标，为疾病的诊断和治疗提供更可靠的依据。
在科学研究中，高灵敏度的传感器可以探测到极其微弱的信号，为探索未知领域提供有力的工具。
湿度传感器
便可知道介质的水分含量.
谷物水分测定仪原理图
2,花盆缺水指示器
当盆中土壤缺水时，土壤的电 阻率增大很大，这时两电极之 间的电阻值很大，致使场效应 管T1截止，三极管T2导通， 电阻R4上产生较大的压降， 使555时基电路组成的振荡器 开始工作。当振荡器工作时， 发光二极管D将随着低频信号 闪烁发光，提醒浇水。当花盆 不缺水时，土壤的电阻率很低 ，T1的栅极相当于接地，这时 T1导通，T2截止，振荡电路 停止工作，发光二极管熄灭 .
3，热敏电阻式湿敏传感器。
3，热敏电阻式湿敏传感器。
热敏电阻式湿敏传感器的特点 :
1,可以测绝对湿度.
2,响应速度快,不存在滞后误差.
3,成本较高.
4,红外线吸收式湿敏传感器:
因素,提高精度.
5,压电晶体湿敏传感器
在石英晶体表面，采用真空喷涂法涂敷一层聚胺脂高分 子膜就构成了一个湿敏传感受器，其原理是，当压电晶 体薄膜上吸收周围水分后，其重量发生变化，使石英晶 体的振荡频率发生变化，测出这一频率变化，就可测出 周围环境中的水分含量。
湿度传感器基本要求：
1，能满足所要求的湿度范围。响应快。 2，在各气体环境中特性稳定。 3，受温度影响小，能在-30——100摄氏度中使用。 4，不受尘埃附着影响。 5，工作可靠，使用寿命长。 6，制造简单，价格便宜。
湿度传感器的分类 ：
1, 微波水分传感器之 谷物水分测定仪
微波在传输的过程中,由于被测介质 水分含量不同,它们对微波的吸收各异, 因此只要能检测到微波能量的损耗值,
金平面
石英晶体
湿敏传感器的发展趋势:
1,微型化. ห้องสมุดไป่ตู้,集成化 3,智能化 4,多参数检测
湿度传感器
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
感湿时感湿膜的介电常数发生变化, 电 容量也发生变化 , 通过测量电容量的变化来 测量湿度。该元件的基本结构是在基片上镀 上一层梳状金底部电极, 再涂上高分子感湿 膜, 然后在膜上面镀上另一层透水性好的金 膜作为上部电极。有的湿敏元件再盖上一层 多孔网罩以增加抗污染能力, 延长使用寿命。 早期感湿膜多采用醋酸纤维素及其衍生 物。目前大多采用的是醋酸丁酸纤维素。电 容型湿敏材料常见的还有聚苯乙烯、 聚酰亚 胺、 酪酸醋酸纤维 ; 还有桂树脂、 聚肉桂叉丙 二酸乙二醇 - 1 4 二酸脂、 聚 3 用基 2 甲胺 ( T MSDMA) 或双 ( 乙甲胺基) 甲基乙烯基硅 烷( BBMAMVS) 以及溴化甲基聚合物等感湿 材料。这类湿敏 元件近 十年研究 得比较活 跃, 其主要优点是响应时间快, 滞后性小, 在 低湿处的灵敏度也高, 稳定性好, 制作简单 , 易于实现小型化和集成化。主要缺点是抗高
第 12 期
仪表技术与传感器
1
传感器技术
高分子湿度传感器的发展 概况和发展方向
刘崇进 沈家瑞 朱荫兰 广州市 510641 华南理工大学应用物理系
摘要 叙述高分子湿度传感器的发展概况和发展方向 , 重点介绍了离子型 和胀缩型高分子湿度传感器的原理和特点 。 叙词: 高分子 湿度传感器 离子型 胀缩型
4
仪表技术与传感器
1997 年
等。这类传感器目前发展较快、 应用较广, 主 要优缺点与电容型湿度传感器的相同。 6 光强型湿度传感器 湿敏材料随外界湿度的变化 , 透射或反 射光的某 吸收峰或发射 峰的光强也 发生变 化, 通过光强的测量来测量湿度。 Mut o 等人 发表了在玻璃光纤包覆的聚合物上 , 含浸 7 - 羟基 香豆系染 料的湿 敏元件 ; Y. Sadaoka 等人发表了含 N- 苯基的水解 Naf ion 和染 料制成的复合膜湿度传感器。这类传感器正 在研究开发中。 7 声表面波湿度传感器 该类传感器应用表面声波的传播速度或 频率随高分子膜吸收水分而变化的原理制成 的。涂敷的分子膜多用聚酰亚胺、 醋酸丁酸 纤维素、 聚乙烯醇 磷酸等。国外已有十年 的研究历史, 我国才刚刚起步 , 主要优点是低 湿具有较高的灵敏度 , 在高湿区可靠性好。
一、 引
言
高分子湿度传感器的研究始于 1938 年, 由美国的达姆 ( F. W. Dummore) 在金属丝状 电极上的上面浸涂一层聚乙烯醇和氯化锂的 混合感湿膜 , 而研制出的浸涂式氯化锂湿度 传感器。此后, 电解质、 有机高分子、 金属氯 化物、 多孔陶瓷等各种感湿材料组成的传感 器相继出现。自从 1978 年芬兰 Vaisala 公司 成功地研制了 H umicap 以来, 高分子湿度传 感器优异性能在国际上获得了越来越多领域 的承认 , 特别是湿度量程宽、 响应时间短、 湿 滞回差小、 制作简单、 成本低等优点, 成为其 它湿度传感器激烈的竞争对手。在气象、 纺 织、 集成电路生产、 家用电器、 食品加工及蔬 菜保鲜等方面得 到了广泛 的应用。我国从 1980 年开始研制高分子湿度传感 器。随着
图3 1 感湿膜
压阻式湿敏元件结构图 2 钝化膜 3 压阻器 4 基底
湿能力差 , 长期稳定性有待进一步研究。 5 电阻型湿度传感器 感湿膜的电阻随湿度变化而变化 , 根据 电阻的变化来测量湿度。其基本结构是在基 片上镀上一对梳状金或铂电极 , 再涂上一层 高分子感湿膜 , 然后在膜上涂敷透水性好的 保护膜。电阻型感湿膜主要由高分子固体电 解质材料做成的。这类材料主要有 : 高氯酸 锂 聚氯化乙烯、 Ncef ion 膜、 双二甲胺基乙 烯基硅烷和溴甲烷的季铵化物共聚物 , 四乙 基硅烷的等离子共聚物, 季铵化聚乙烯基吡 啶 高氯酸盐 , 有亲水基的有机硅氯烷、 交联 季铵化聚乙烯基吡啶 , 有 SO3H 基和 COOH 基 的含氟聚合物, 羟丙烯酸丙酯与三甲基氯化铵 盐的共聚物, 主链有 N + 的离子性聚合物, 羟 甲基丙烯酸脂与三甲基氯化物的聚合物, 2 羟 基- 3 甲基丙烯酸羟丙基三甲基氯合铵聚化 物与乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物的合金膜
第 12 期 ( 2) 感湿膜粘结在压阻器上
仪表技术与传感器 聚酰亚胺 高, 测量范围几乎为 0~ 100% RH 。 4 电容型湿敏传感器
3
感湿膜粘结在 压阻器上 , 结构 如图 3 所示。 感湿膜受潮膨胀对压阻器产生应力, 压阻器 因应力变化而引起电阻的变化 , 通过压阻积 分电路, 电阻变化的大小就转变成输出电压, 通过测量输出电压来测量湿度。图 4 是输出 电压 相对湿度曲线图。从图中可看出, 测 量范围宽、 线性好、 灵敏度高 , 这类传感器近 几年已投入实际应用。主要优点是可用传统 的集成电路技术制作 , 易于小型化 ; 电子传感 元件与湿敏元件相分离, 选取适合的相关参 数可提高低湿的灵敏度, 便于线性化; 由于使 用了钝化膜, 长期的电学稳定性好 ; 响应时间 快, 精度高。
General Situations of High Polymer Humidity Sensors and its Developing Direction
Liu Chongjin, Shen Jiarui and Zhu Yinlan Sout h China Universit y of T echnology, Guangzhou 510641 Abstract: General Situat ions of high polymer humidit y sensors and it s devel oping direct ion are described. T he principle of t he novel ionic and ex pansive- con tract ive humidity sensors and t heir propert ies are g iven emphat ical in t his paper. Key Words: H igh Polymer, H umidity , Sensor, Ionic, Ex pansive- Cont ract ive. 应用的深入和扩大, 我国研制的高分子湿敏 元件的某些性能已得到了很大的提高 , 有的 接近或赶上了国外有的厂家生产的湿度传感 器。
基团接枝、 交联或共聚, 提高在高湿测量时的 抗水性。 3 提高灵敏度和测量精度 主要是提高在低湿区的测量精度和灵敏 度。主要措施是: ( 1) 研制新型湿敏材料; ( 2) 采用现代化工艺技术制备厚度理想 的感湿膜 ; ( 3) 采用电路补偿或查表及计算机计算 软补偿。 4 减少湿滞回差 主要措施是: ( 1) 研制新的湿敏材料; ( 2) 制备厚度理想的膜层 ; ( 3) 尽可能制成无孔隙的均匀膜层 , 以免 水分子在孔隙中堆积影响脱湿。 5 缩短响应时间 主要措施同上。 6 减少湿度温度系数 主要措施是研制新型湿敏材料和采用温 度补偿电路等。 7 小型化、 集成化和多功能化 以单个元件和多种电路集成在一个芯片 上。由于集成度的提高 , 出现了具有多种检 测功能的湿温或湿度等传感器。 8 智能化 湿敏元件与微处理器联用 , 将湿度检测、 处理和驱动等功能电路全部集中到一块基片 上, 并且使它具有自诊断、 自动调整量程、 处 理数据及远距离检测和遥控等功能。 湿度是比较难检测的物理量 , 而且检测 湿度时湿 敏元件必须直 接暴露于 待测环境 中, 因此, 至今还没有制成抗污染、 长期稳定 可靠的湿敏元件。在今后比较长的一段时间 内, 开发具有抗污染性和长期稳定性好的湿 敏元件仍然是一项重要的研究课题。
图2 电位差 相对湿度图 图1 1 离子交换膜 复合膜结构示意图 2 镀银电极 3 聚吡咯膜
2 胀缩型湿度传感器 感湿膜主要由高分子湿敏材料组成。感 湿膜渗入了某些导电物或增加了某些附加装 置, 从而引起其它特征物理量的变化。 ( 1) 感湿膜加入导电物 碳膜湿度传感 器是比较典型的一类感湿器件。感湿膜是由 碳粉均匀地分散到高分子材料中做成的。吸 湿时感湿膜膨胀, 碳粒之间接触松散, 致使感 湿膜阻值增大。反之, 在脱湿时感湿膜收缩 , 碳粒间距离缩短 , 电阻也随之减小。这种湿 敏元件的主要优点是湿度量程较大 , 灵敏度 也较好。由于感湿膜可做得较薄 , 故响应时 间较小 , 便于小型化。国内已研制过用聚丙 烯酰胺 ( PAM ) 作为碳膜感湿元 件。这种材 料吸湿后体积胀缩性与分子量密切相关。实 践证明, 这种湿度传感器要高于羟乙基纤维 素碳膜湿度传感器的灵敏度。采用吸湿性树 酯为感湿材料 , 内含导电碳粒制成的高分子 膜湿敏器件, 抗水性能好 , 已作为防结露器件 应用于实际中。这类传感器尽管采用了保护 措施 , 如在感湿膜上覆盖增加抗污染的保护 膜, 但耐久性依然不好, 使用寿命一般为 1~ 2 年 , 且低湿灵敏度差, 高温时间响应大, 大 规模生产的稳定性差, 定标比较困难。
二、 高分子湿度传感器的发展概况
高分子湿度传感器随环境湿度的变化 , 高分子材料的感湿特征量发生变化。特征量 的变化可以是材料长度或体积的变化 , 也可 以是材料 的介电常 数、 导 电性能等 的变化。 这种种变 化一般要通过 电测量为 人们所感 知, 因此要求高分子湿度传感器要有一定的 电学结构。只有把具有感湿功能的高分子材 料和元件的电学结构很好地结合起来 , 才能 产生较为理想的高分子湿度传感器 , 高分子 湿度传感器的感湿部分一般是厚度适合的薄 膜, 根据感相对湿度图
3 重量型湿度传感器 高分子感湿膜如聚脂胺涂敷在石英等材 料振子的电极表面上, 感湿时感湿膜的重量 变化引起石英等振子的共振频率变化, 通过 测量频率的变化来测量湿度。 A. Gl ck 等用压电 PVDF 高分子感湿膜 粘结在薄玻璃片上制成的共振传感器件, 不 仅可用来测量湿度, 由于气体流动的压力对 共振频率也有影响, 故也用来测量气体的流 量。这类传感器 的主要优 点是灵敏 度非常
2 1 电解质离子型湿度传感器
仪表技术与传感器 有良好的应用前景。
1997 年
该类传感器的感湿膜一般由高分子材料 和离子型电解质组成。电解质受潮后引起离 子状态的变化而改变电解质的电性能。 ( 1) 感湿膜的电阻随离子状态而变化 最典型的是氯化锂离子型湿度传感器, 由 F. W. Dummore 首先研制成功。感湿膜是 聚乙烯醇与氯化锂的混合物。当湿度发生变 化时, 氯和锂离子浓度和移动速度等状态相 应发生变化, 从而引起感湿膜的电阻变化, 在 感湿膜的下面还涂了一层聚苯乙烯增水层, 以免氯化锂因湿度过大而溶解丢失。湿度测 量范围随氯化锂浓度而异 , 在大量程测量中, 通常是将多个氯化锂含量不同的元件组成使 用。这种湿敏元 件目前尽 管进行了 许多改 进, 例如氯化锂渗入到网孔状纤维里等 , 使其 浓度稳定下来。但这类器件的重复性还是不 理想, 使用寿命短 , 不适于低湿和高湿环境。 由于使用了多个元件组合 , 体积较大, 不利于 小型化, 集成化。 聚苯乙烯磺酸锂是典型的高分子电解质 离子型传感器 , 基本上克服了上述缺点。但 该传感器有负温度系数, 应用时要进行较复 杂的温度湿度补偿, 聚苯乙烯磺酸盐类湿敏 元件的主要缺点是湿滞回差大 , 长期稳定性 不好。 ( 2) 感湿膜的电位差随离子状态而变化 由离子交换膜和聚吡咯膜各占一半组成 的复合膜作为感湿膜。图 1 是该复合膜结构 示意图。环境湿度发生变化时。复合膜中的 离子状态发生变化, 如离子的渗透阻力减小 等, 在介面处形成象源电池那样的电位差, 电 位差的大小随湿度不同而变化。故测量电位 差就可以测出湿度。图 2 是具有 SO 4- 离子 交换膜的电位差 相对湿度曲线图, 从图中 可以看出 , 测量范围宽, 线性好。实验研究表 明, 该膜显示了相 当好的重 复性和感 湿性。 这是近几年正在研制的新型湿度传感器, 具