湿度传感器

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4、特征量温度系数 反映湿度传感器在感湿特征量——相对湿度特性曲 线随环境温度而变化的特性。感湿特征量随环境温度的 变化越小，环境温度变化所引起的相对湿度的误差就越 小。 在环境温度保持恒定时，湿度传感器特征量的相对 变化量与对应的温度变化量之比，称为特征量温度系数 电阻温度系数(%/℃)= 电容温度系数(%/℃)=
湿度传感器分类
电解质型：以氯化锂为例，它在绝缘基板上制作一对 电极，涂上氯化锂盐胶膜。氯化锂极易潮解，并产生 离子导电，随湿度升高而电阻减小。 陶瓷型：一般以金属氧化物为原料，通过陶瓷工艺， 制成一种多孔陶瓷。利用多孔陶瓷的阻值对空气中水 蒸气的敏感特性而制成。 高分子型：先在玻璃等绝缘基板上蒸发梳状电极,通过 浸渍或涂覆,使其在基板上附着一层有机高分子感湿膜。 有机高分子的材料种类也很多,工作原理也各不相同。 单晶半导体型：所用材料主要是硅单晶，利用半导体 工艺制成。制成二极管湿敏器件和MOSFET湿度敏感 器件等。其特点是易于和半导体电路集成在一起。
第15章湿度传感器
15.1湿度及湿度传感器
一、湿度表示法 空气中含有水蒸气的量称为湿度，含有水蒸气的空气是一种混 合气体。主要有质量百分比和体积百分比、相对湿度和绝对湿度、 露点（霜点）等表示法。 1、质量百分比和体积百分比 质量为 M 的混合气体中，若含水蒸气的质量为 m，则质量百分 比为 m／M×100％ 在体积为V的混合气体中，若含水蒸气的体积为v，则体积 百分比为 v／V×100％
(%RH/℃)=
H1 H 2 T
Δ T——温度25℃与另一规定环境温度之差； H1——温度 25℃时湿度传感器某一电阻值 ( 或电容值 ) 对 应的相对湿度值； H2——另一规定环境温度下湿度传感器另一电阻值(或电 容值)对应的相对湿度。
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6源自文库湿滞现象 脱湿比吸湿迟后的现象。
吸湿和脱湿特性曲线所构成的回线为湿滞回线。
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8、电压特性 当用湿度传感器测量湿度时，所加的测试电压，不 能用直流电压。这是由于加直流电压引起感湿体内水分 子的电解，致使电导率随时间的增加而下降，故测试电 压采用交流电压。 右图表示湿度传感器的电 阻与外加交流电压之间的关系。 可见，测试电压小于5V时，电 压对阻——湿特性没有影响。 但交流电压大于15V时，由于 产生焦耳热，对湿度传感器的 阻——湿特性产生了较大影响， 因而一般湿度传感的使用电压 都小于10V。
R1 R2 100 R1T
C1 C2 100 C1T
ΔT——温度25℃与另一规定环境温度之差； R1(C1)——温度25℃时湿度传感器的电阻值(或电容值)； R2(C2)——另一规定环境温度时湿度传感器的电阻值(或电容值)。
5、感湿温度系数 反映湿度传感器温度特性的一个比较直观、实用的 物理量。它表示在两个规定的温度下，湿度传感器的电 阻值(或电容值)达到相等时，其对应的相对湿度之差与 两个规定的温度变化量之比，称为感湿温度系数。或环 境温度每变化 1℃时，所引起的湿度传感器的湿度误差。 感湿温度系数
7、响应时间
在一定温度下，当相对湿度发生跃变时，湿度传感 器的电参量达到稳态变化量的规定比例所需要的时间。 一般是以相应的起始和终止这一相对湿度变化区间的63 ％作为相对湿度变化所需要的时间，也称时间常数，它 是反映湿度传感器相对湿度发生变化时，其反应速度的 快慢。单位是s。也有规定从起始到终止90％的相对湿度 变化作为响应时间的。响应时间又分为吸湿响应时间和 脱湿响应时间。大多数湿度传感器都是脱湿响应时间大 于吸湿响应时间，一般以脱湿响应时间作为湿度传感器 的响应时间。
Lg R /Ω 20℃ 100Hz
8
7 6
11% RH 33% RH
75% RH 5 4 0 1 100% RH 2 3 4 5 U/V
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二、湿度传感器
水是一种极强的电解质。水分子有较大的电偶极 矩，在氢原子附近有极大的正电场，因而它有很大 的电子亲和力，使得水分子易吸附在固体表面并渗 透到固体内部。 利用水分子这一特性制成的湿度传感器称为水分 子亲和力型传感器。 而把与水分子亲和力无关的湿度传感器称为非水 分子亲和力型传感器。 在现代工业上使用的湿度传感器大多是水分子亲 和力型传感器，它们将湿度的变化转换为阻抗或电 容值的变化后输出。
这两种方法统称为水蒸气百分含量法。
2、相对湿度和绝对湿度 水蒸气压是指在一定的温度条件下，混合气体中存在 的水蒸气分压(p)。 饱和水蒸气压是指在同一温度下，混合气体中所含水 蒸气压的最大值(ps)。温度越高，饱和水蒸气压越大。 在某一温度下，其水蒸气压同饱和蒸气压的百分比， 称为相对湿度。 p RH 100% ps 绝对湿度表示单位体积内，空气里所含水蒸气的质量， 其定义为
m v V
m——待测空气中水蒸气质量； V——待测空气的总体积； ρv——待测空气的绝对湿度。
二、湿度传感器的主要参数 1、湿度量程 指湿度传感器技术规范中所规定的感湿范围。全 湿度范围用相对湿度 (0 ～ 100) ％ RH 表示，它是湿度传 感器工作性能的一项重要指标。
2、感湿特征量——相对湿度特性 每种湿度传感器都有其感湿特征量，如电阻、电容 等，通常用电阻比较多。以电阻为例，在规定的工作湿 度范围内，湿度传感器的电阻值随环境湿度变化的关系 特性曲线，简称阻湿特性。有的湿度传感器的电阻值随 湿度的增加而增大，这种为正特性湿敏电阻器，如Fe3O4 湿敏电阻器。有的阻值随着湿度的增加而减小，这种为 负特性湿敏电阻器，如TiO2－SnO2陶瓷湿敏电阻器。对 于这种湿敏电阻器，低湿时阻值不能太高，否则不利于 和测量系统或控制仪表相连接。
3、感湿灵敏度 简称灵敏度，又叫湿度系数。其定义是在某一相对 湿度范围内，相对湿度改变 1 ％ RH 时，湿度传感器电 参量的变化值或百分率。 各种不同的湿度传感器，对灵敏度的要求各不相同， 对于低湿型或高湿型的湿度传感器，它们的量程较窄， 要求灵敏度要很高。但对于全湿型湿度传感器，并非灵 敏度越大越好，因为电阻值的动态范围很宽，给配制二 次仪表带来不利，所以灵敏度的大小要适当。