最新湿敏电阻特性上课讲义
工作任务53湿敏电阻传感器电子课件中职传感器技术及应用(高教版)(共29张PPT)

任务条件
压力、气体和湿度传感器电路是以 力电、气敏、湿敏传感器为核心的测量、控 制及应用电路,正确选择力电、气敏、湿敏 传感器是实现压力、气体和湿度测量和控制 的关键。由于力电、气敏、湿敏传感器是把 压力、气体和湿度量值转换为电能信息,所 以除了声电和振动类传感器,驱动电路是必 需的电路。执行机构是终端,它可以采用不 同的执行方式模式,一般是光、电、声、机 械模式。
压力、气体和湿度的测量与控制,同 样需要把这些物理量转换成电量,所以也就产生 了把压力、气体和湿度的物理量转换为电量,才 能完成它们的检测与控制。
任务描述
这几个物理量与上述其它物理量不一样, 而是由它的量变完成检测与控制,传感器把它 们的量变转换成电能。力电传感器、气敏传感 器和湿敏传感器电路是由这几个的量源、转换 器件和控制电路组成的,如下图所示。
根据不同的介质(如液体水、洒、 饮料等,固体如矿砂、粮食等)在不同的环 境条件下(如空气不同的湿度)有各种不同 的电导率的原理,我们利用这种各自的特性 及湿度不一样而呈现的导电特性的差异,制 造出各种湿度传感器。
1.探针式湿敏传感器土壤缺水报警电路
由探针式传感器构成的土壤缺水报警电路,适 用于农业、林业部门检测土壤是否缺水。电路图如 下图。
VT3的基极,电位器RP1用来调节检测灵敏度。当 土壤湿度正常时,温度探针式传感器探针之间的
土壤电阻很小,3kHz信号在RP1和R5产生的压降 较大,信号不能使VT4工作,
因此蜂呜器BZ没有发出声音。主要原因是信号 的正半周期使VT3导通,但使C5也通过VT3迅速 放电,VT4截止;负半周期时,VT3截止,C5开 始充电,充电时间为:t =R6×C5。这一时间常数 较大,C5两端电压尚未升高到足以使VT4导通之 前,正半周期又到来并使VT3导通,C5又迅速放 电,结果使VT4总保持截止。二极管VD1在信号 负半周期时导通,以保护VT3的基-射结不致被 反向击穿。
KC04060203-m06-电阻式湿敏传感器的工作原理学习辅导.

电阻式湿度传感器的工作原理电阻式湿度传感器是利用湿敏元件的电气特性,随湿度的变化而变化的原理进行湿度测量的传感器,湿敏元件一般是在绝缘物上浸渍吸湿性物质,或通过蒸发、涂覆等工艺之隔一层金属、半导体、高分子薄膜和粉末状颗粒而制作的,在湿敏元件的吸湿和脱湿过程中,水分子分解出的离子H+的传导状态发生变化,从而使元件的电阻值随湿度而变化。
氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料,在众多的感湿材料之中,首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件,氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。
电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。
氯化锂感湿基片的结构为选用传感器的衬底,在上方制作一对金属电极,涂覆一层电解质溶液感湿膜,氯化锂是典型的离子晶体,属于非亲合型电解质,氯化锂溶液中,Li+对极性水分子的吸引力极强,离子水分程度最高。
氯化锂感湿膜由氯化锂和聚乙烯醇混合制作,湿敏元件测湿量程较窄,一般氯化锂器件的测量范围在20%RH左右,在测量较宽的湿度范围时,常采用多片组合的方法,在不同的湿区内相同的间隔具有相同的感湿区线,多片组合用线化电阻连接,组合完整的湿度测量器件。
电阻式湿度传感器应当最适用于湿度控制领域,其代表产品氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点,氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史,有着多种多样的产品型式和制作方法,都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强。
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湿敏元件是最简单的湿度传感器。
第二章电阻传感器第二讲气敏与湿敏传感器

教师授课方案(首页)授课班级09D电气1、电气2 授课日期课节 2 课堂类型讲授课题第二章电阻式传感器第二讲第三节测温热传感器第四节气敏与湿敏传感器教学目的与要求【知识目标】1、理解测温热传感器的工作特性及应用、掌握测量转换电路2、理解气敏与湿敏电阻的工作特性与应用【能力目标】提高并培养学生实际仪表接线技能及理论联系实际的能力。
【职业目标】通过学生二线、三线、四线接线培养学生爱岗敬业的情感目标。
重点难点重点:掌握测温热传感器的测量转换电路难点:三线制测量转换电路教具教学辅助活动教具:铂热电阻、气敏、湿敏传感器实物、多媒体课件、习题册教学辅助活动:提问、学生讨论一节教学过程安排复习1、电位器式传感器的测量原理、转换电路、应用2、应变片的工作原理及应变片特性3、单臂半桥、双臂半桥、四臂全桥的输出电压及优点4、举例说明应变式电阻传感器的应用5分钟讲课1、测温热电阻原理、二线、三线、四线测量转换电路的特点,重点掌握三线制仪表的特点及应用2、气敏电阻及湿敏电阻原理、测量转换电路及应用。
掌握选用不同类型气敏电阻的方法。
70分钟小结1、小结见内页之后2、利用10分钟时间与学生互动答疑13分钟作业习题册第二章温热、气敏、湿敏传感器习题2分钟任课教师:叶睿2011年1月18日审查教师签字:年月日教案附页【复习提问】上节课知识点:1、电位器式传感器的测量原理、转换电路、应用2、应变片的工作原理及应变片特性3、单臂半桥、双臂半桥、四臂全桥的输出电压及优点4、举例说明应变式电阻传感器的应用第二节测温热传感器【新课导入】测量温度的方法有很多:本课程主要学习热电阻以及热电偶测量温度,热电偶传感器将在第九章学习到,本次课学习测温热电阻传感器。
热电阻在工业上被广泛用来测量–200~+9600C范围内的温度。
热电阻分为金属热电阻和半导体热电阻。
前者仍简称热电阻,后者的灵敏度比前者高十倍以上,又称为热敏电阻。
【本节内容设计】通过测量温度的方法学习测温热传感器的工作特性、测量转换电路以及测温热传感器的应用。
湿敏电阻式传感器PPT课件

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2019/7/31
可编辑
金属氧化物膜型湿敏电阻式传感器 二氧化铁、三氧化二 铝、氧化镁等金属氧 化物的细粉吸附水分 后有极快的速干特性, 利用这种现象可以研 制生产出多种金属氧 化物膜型湿敏电阻式 传感器。将调制好的 金属氧化物的糊状物 加工在陶瓷基片及电 极上,采用烧结或烘 干的方法使其固化成 膜。这种膜可以吸附 或释放水分子而改变 其电阻。
湿度的表示方法
绝对湿度 相对湿度
绝对湿度: 一定温度和压力下,每单位体
积中所含水蒸汽的质量。
g/m3,AH
相对湿度:气体的绝对湿度与同一温度下达到
饱和状态下的绝对湿度之比。
湿敏电阻传感器的分类
尺寸变化式湿敏电阻式传感器、电解质湿敏 电阻式传感器、高分子材料湿敏式电阻传感 器、金属氧化物薄膜型湿敏电阻式传感器、 金属氧化物陶瓷湿敏电阻式传感器、硒膜水 晶振子湿敏电阻式传感器 热敏电阻式湿敏电阻式传感器、红外线吸收 式湿敏电阻式传感器、微波式湿敏电阻式传 感器、超声波式湿敏电阻式传感器
湿敏电阻式传感器
姓名:王圣朝 专业:电气自动化 班级:2班 学号:20102003719
最早人们用头发随湿度变化而伸长或缩短现象做 毛发湿度计,逐渐有了电阻湿度计,半导体湿度 计是近年来才出现的。近几年出现的半导体湿敏 传感器和MOS型湿敏电阻式传感器已达到较高水 平,且工作范围宽、响应速度快、环境适应能力 强等特点
thank you!
愿您天天好心 情!
第五章 电子功能与元器件湿敏器件的基本特性

三、湿度测量的方法
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知识点
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名词解释: 1.绝对湿度 2.相对湿度 简单题: 1. 表征湿度的方法有哪些?如何测量大气的相对湿 度?
第五章 湿度敏感器件
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第五章 湿度敏感器件
5-2 湿度器件的基本特性
主要内容
1、湿度量程
2、感湿特征曲线 3、感湿灵敏度 4、特征量温度系数 5、响应时间
人的头发有一种特性,它吸收空气中水汽的多少是随相对湿 度的增大而增加的,而毛发的长短又和它所含有的水分多少有关。 利用这一变化即可制造毛发湿度计。用酒精等物将毛发洗净除油 脂,以毛发十根为一束装置在容器中,利用杠杆原理,扩大它的 伸缩藉指针直接在刻度板上指出湿度。另有一种是将头发的一端 固定,而另一端挂一小砝码,为能够看清楚头发长短的变化起见, 而将头发绕过一个滑轮,同时在滑轮上安一长指针。由于砝码本 身的重量作用,而使头发紧紧地压在滑轮上。当头发伸长时,滑 轮就作顺时针方向转动,并带动指针沿弧形向下偏转,而当头发 缩短时,指针则向上转动。设空气完全干燥时,指针所指的位置 为0。空气中水蒸汽达到饱和状态时,指针所指的地方算作100, 再用干湿球湿度计和它相核对,刻出度数,这样就可直接测出空 气的相对湿度了。毛发湿度计的优点是构造简单,使用方便,唯 一的缺点是不够准确。
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2、植物生长
由于大棚内土壤的蒸发和蔬菜的蒸 腾作用,使棚内的湿度明显地高于露地。 就蔬菜的生长发育而言,适宜的相对空 气湿度白天为 35% 左右,夜间为 83% 左右。
一、湿度测量的意义
三、物质储存
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在常温下,粮食的水分在 13-14 %以下时,粮食和微生物 的呼吸作用都很弱,粮食中的水分增加,微生物的呼吸强度也 随之迅速增强,使粮食发热升温。因此,为了保证粮食的质量, 同时也为了防止粮食自燃起火,有必要对粮食内部的温度、湿 度实行分层分点检测,一旦发现有升温、过湿现象,就必须立 即采取通风散热或翻堆、翻仓等措施。
传感器与传感电路技术课件 5.1 湿敏传感器认知

聚集问题
激活原知
论证新知
应用练习
融会贯通
湿敏传感电路
育秧棚湿度指示电路
项目5 湿敏传感器应用电路设计或制作
聚集问题
激活原知
论证新知
应用练习
融会贯通
湿敏传感电路
感知模块
聚集问题
激活原知
论证新知
应用练习
融会贯通
传感电路的结构
感知模块:湿度传感器,检测被测对象湿度。
信号处理模块
信号处理模块:对检测信号进行转换、放大等处
检测原理:
• 利用吸湿性盐类潮解,离子电导率发生变化进行湿
度检测。
• Li+对水分子的吸引力强,其溶液中离子导电能力与
浓度成正比。
• 环境相对湿度高时,溶液吸收水分,使Li+浓度降低,
电阻率增高。
•
环境相对湿度低时,溶液中Li+浓度升高,其电阻
率下降。
项目5 湿敏传感器应用电路设计或制作
5.1 湿敏传感器认知
特性要求:
• 应适合于在宽温、湿范围内使用。
• 具有测量精度高、使用寿命长、互换性好、耐
污染、稳定性好、响应速度快、重现性好、灵
敏度高、线性好、温度系数小、工艺简单、易
于批量生产、转换电路简单、成本低、抗腐蚀、
耐低温和高温等特性。
项目5 湿敏传感器应用电路设计或制作
5.1 湿敏传感器认知
聚集问题
聚集问题
激活原知
论证新知
应用练习
融会贯通
5.1.3 典型湿敏传感器
3.电容式湿敏传感器
主要产品:薄片状电容式湿敏传感器。
原理:
湿敏电容
• 利用湿敏元件的电容值随湿度变化的原理进行
湿敏电阻课程设计

湿敏电阻 课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解湿敏电阻的基本概念,掌握其工作原理;2. 学生能了解湿敏电阻的种类、特性及其在现实生活中的应用;3. 学生掌握湿敏电阻的电路连接方式,了解其在电路中的作用。
技能目标:1. 学生能运用所学知识,正确选择和连接湿敏电阻;2. 学生能通过实验,观察湿敏电阻的阻值变化,分析湿度对其影响;3. 学生能运用湿敏电阻设计简单的湿度检测电路。
情感态度价值观目标:1. 学生养成对物理现象的好奇心和探索精神,增强对电子技术的兴趣;2. 学生认识到湿敏电阻在生活中的重要作用,提高环保意识;3. 学生通过小组合作,培养团队协作能力和沟通能力。
课程性质:本课程为电子技术基础课程,以理论讲解和实验操作相结合的方式进行教学。
学生特点:学生为初中生,具备一定的物理知识和实验技能,对电子技术有一定的好奇心。
教学要求:教师需引导学生主动参与,注重理论与实践相结合,关注学生个体差异,提高学生的实践操作能力和创新能力。
通过课程目标的实现,培养学生具备扎实的电子技术基础知识和实际应用能力。
二、教学内容1. 理论知识:- 湿敏电阻的定义、工作原理;- 湿敏电阻的种类、特性及符号表示;- 湿敏电阻的电路连接方式及其在电路中的作用;- 湿敏电阻的应用领域及在生活中的实例。
2. 实践操作:- 湿敏电阻的识别与选用;- 湿度检测电路的设计与搭建;- 观察湿敏电阻阻值随湿度变化的规律;- 分析湿度对湿敏电阻性能的影响。
3. 教学大纲:- 第一课时:介绍湿敏电阻的基本概念、工作原理及种类;- 第二课时:讲解湿敏电阻的电路连接方式、作用以及在生活中的应用;- 第三课时:学生进行湿敏电阻的识别与选用,设计简单的湿度检测电路;- 第四课时:学生进行实验操作,观察湿敏电阻阻值变化,分析湿度对性能的影响。
教学内容依据课程目标,结合教材相关章节进行组织,注重科学性和系统性。
在教学过程中,教师应关注学生的理解程度,适时调整教学进度,确保学生掌握所学知识。
湿敏电阻特性(优选材料)

湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。
1、半导体陶瓷湿敏元件铬酸镁-二氧化钛陶瓷湿敏元件是较常用的一种湿度传感器,它是由MgCr2O4-TiO2固熔体组成的多孔性半导体陶瓷。
这种材料的表面电阻值能在很宽的范围内随湿度的增加而变小,即使在高湿条件下,对其进行多次反复的热清洗,性能仍不改变。
该元件采用了MgCr 2O4-TiO2多孔陶瓷,电极材料二氧化钌通过丝网印制到陶瓷片的两面,在高温烧结下形成多孔性电极。
在陶瓷片周围装置有电阻丝绕制的加热器,以450、1min对陶瓷表面进行热清洗。
湿敏电阻的电阻-相对湿度特性曲线如图2.5.1所示。
图2.5.1 电阻-湿度特性曲线图2.5.2是这种湿敏元件应用的一种测量电路。
图中R为湿敏电阻,为温度补偿用热敏电阻。
为了使检测湿度的灵敏度最大,可使R=。
这时传感器的输出电压通过跟随器并经整流和滤波后,一方面送入比较器1与参考电压U1比较,其输出信号控制某一湿度;另一方面送到比较器2与参考电压U2比较,其输出信号控制加热电路,以便按一定时间加热清洗。
图2.5.2 湿敏电阻测量电路方框图2、氯化锂湿敏电阻图2.5.3是氯化锂湿敏电阻的结构图。
它是在聚碳酸酯基片上制成一对梳状金电极,然后浸涂溶于聚乙烯醇的氯化锂胶状溶液,其表面再涂上一层多孔性保护膜而成。
氯化锂是潮解性盐,这种电解质溶液形成的薄膜能随着空气中水蒸汽的变化而吸湿或脱湿。
感湿膜的电阻随空气相对湿度变化而变化,当空气中湿度增加时,感湿膜中盐的浓度降低。
图2.5.3 氯化锂湿敏电阻结构图2.5.4是一种相对湿度计的电原理框图。
测量探头由氯化锂湿敏电阻和热敏电阻组成,并通过三线电缆接至电桥上。
热敏电阻是作为温度补偿用,测量时先对指示装置的温度补偿进行适当修正,将电桥校正至零点,就可以从刻度盘上直接读出相对湿度值。
电桥由分压电阻组成两个臂,另外,和或和组成另外两个臂。
电桥由振荡器供给交流电压。
湿敏电阻的电阻-相对湿度特性曲线

d d 0 (1 ) d0
C0
d 1 d0
d 1 d0 d C1 C0 C C0 ( ) C0 C0 2 d d0 1 2 d0 C C0 S 2 灵敏度: K d d 0 d0
若考虑△d/d0<<1时则:
C d C0 d 0
当前微位移传感器大都采用电容传感器,并且它
分辨力极高、无接触、反作用力。
图04-01-001-04电容式微位移传感器
2.变面积型
图04-01-001-05 变面积式电容传感器 a)平板型 b)同心圆筒型 c)角位移型
分为平板型直线位移式、同心圆筒型和角位移型。
2.变面积型
• 设两矩形极板间覆盖面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为S(ab),当动极板移动 △X,则面积S发生变化,电容量也改变。
TTL电平
调频电路
调 频 振 荡 器
计算机 放
f f
限 幅 器
鉴 频 器
U 0 U
Cx
大 器
图04-01-002-03 调频电路框图
将电容式传感器作为LC振荡电路的一部分,或作为 晶体振荡器中的石英晶体的负载电容。当电容传感器 工作时,电容Cx发生变化,就使振荡器频率发生f产生 相应的变化。由于振荡器频率受电容式传感器电容的 调制,这样就实现了C/f的变换,故称为调频电路。
1.变极距型 a)初始电容值
△d
d
图04-01-001-02 变极距式电容传感器
C0
S
d0
d 0 d
b)电容受外力作用,极距减小△d电容器容量变为: S S 1
C1 C0 C
c)极距增加△d电容器容量变为:
d 1 1 d0 C1 C0 C C0 ( ) C0 ( ) 2 d d 1 1 2 d0 d0
《湿敏元件简介》课件

工业控制领域
在工业控制领域,湿敏元件广泛应用于环境湿度、气体湿度等测量和控
制系统中。随着工业自动化程度的提高,市场需求将进一步扩大。
02 03
医疗保健领域
在医疗保健领域,湿敏元件可用于监测呼吸、气体交换等生理参数,提 高医疗诊断的准确性和可靠性。随着人们对健康需求的增加,市场需求 也将不断增长。
农业领域
湿敏元件的温度特性是指在不同温度下,元件的灵敏度、响应时间等性能的变化情况。理想的湿敏元 件应在较宽的温度范围内保持稳定的性能表现,以满足各种环境下的使用需求。
湿度范围
总结词
湿敏元件能够检测到的湿度范围
详细描述
湿度范围是湿敏元件的一个重要性能指标,它决定了元件的应用范围。不同湿敏元件的 湿度范围可能有所不同,从数十百分比RH到数百百分比RH不等。选择适合应用需求的
VS
市场竞争激烈
随着技术的不断发展和市场的不断扩大, 越来越多的企业进入湿敏元件领域,导致 市场竞争日趋激烈。解决方案是加强品牌 建设、提高产品质量和服务水平,提升企 业核心竞争力。
技术创新与突破
新型湿敏材料的研发
探索和开发新型湿敏材料,以提高湿敏元件的灵敏度和稳定性, 是当前技术创新的重要方向。
纳米技术的应用
利用纳米技术制造更小、更精确的湿敏元件,以提高其响应速度和 精度。
集成化与智能化
将湿敏元件与其他传感器、微处理器等集成在一起,实现智能化测 量和控制。
市场发展前景
01
《湿敏元件简介》ppt课件
目录
• 湿敏元件概述 • 湿敏元件的制造工艺 • 湿敏元件的性能指标 • 湿敏元件的应用场景 • 湿敏元件的发展趋势与挑战
01
湿敏元件概述
定义与特性
最新气敏湿敏电阻传感器的应用专业知识讲座

补偿。
(3) 初期恢复特性及初期稳定特性: 经短期存放再通 电时,传感器电阻值有短暂的急剧变化(减小),这一特性称 为初期恢复特性,它与元件种类、存放时间及存放环境有关。 存放时间愈长,初期恢复时间亦愈长,存放7~15天后的初期 恢复时间一般约在2~5 min之内。
、NiO、BaTiO3等都具有气敏效应。 气敏电阻工作原理:
气体的成分、浓度等参数变化 ↓
电阻发生变化 ↓
转换为电流、电压信号
主要可分为:测量还原性气体和测量氧气浓度的两大类。
文广档东来机源电于职网业络技仿术,。学文文院档档--所-如--提-传有供感不的器当信及之息应处用仅,供请参联考系之本用人,或不网能站作删为除科。学依据,请勿模
气敏电阻工作原理动画演示
文广档东来机源电于职网业络技仿术,。学文文院档档--所-如--提-传有供感不的器当信及之息应处用仅,供请参联考系之本用人,或不网能站作删为除科。学依据,请勿模
1.还原性气体传感器
所谓还原性气体就是在化学反应中能给出电子, 化学价升高的气体。
还原性气体多数属于可燃性气体等.氢气、一氧化 碳,硫化氢 ,甲烷,一氧化硫 。
直热式的加热丝兼作电极。 其结构简单、 成本低、 功耗 小; 但热容量小, 易受环境气流影响; 因加热丝热胀冷缩, 易使之与材料接触不良; 在测量电路中, 信号电路和加热电 路相互干扰。间接式加热丝和电极分立,有好的稳定性。
文广档东来机源电于职网业络技仿术,。学文文院档档--所-如--提-传有供感不的器当信及之息应处用仅,供请参联考系之本用人,或不网能站作删为除科。学依据,请勿模
第十二章湿度传感器讲解ppt课件

在整堂课的教学中,刘教师总是让学 生带着 问题来 学习, 而问题 的设置 具有一 定的梯 度,由 浅入深 ,所提 出的问 题也很 明确
12.1湿度及湿度传感器的特性和分类
4.响应时间——湿度传感器的动态响应特
❖湿度传感器响应相对湿度变化量的63.2%所需要的时 间。分为吸湿响应时间和脱湿响应时间
一电般阻情的况温下度dd: 系RT湿数H 敏kconstk—RR2湿1湿敏T特R1元征件1量0的% 0感o/C
12.4 有机物及高分子聚合物湿度传感器
❖ 感湿特性如图12-8(b)所示。注意:其一,湿度大于 90%RH,感湿特性曲线具有负的斜率,曲线出现“隆起”或
者 说曲线被“压弯”。图12-9给出三种不同感湿元件感湿特性曲
线 “隆起”情况;其二,在25℃和33.3%RH条件下,元件的湿
滞 回线有一交叉点。
1.湿度量程
❖即感湿范围。
电阻、电容、电压、
❖理想情况:0~100%RH;一般情况:5~95频%率R等H。
一般要求:全量程连续、
2.感湿特性曲线
线性、斜率适当。
❖感湿特征量:湿度变化所引起的传感器的输出量。
❖感湿特性曲线:感湿特征量与环境湿度关系。
3.感湿灵敏度
❖在一定湿度范围内,相对湿度变化1%RH时,其感湿 特征量的变化值或变化百分率。
在整堂课的教学中,刘教师总是让学 生带着 问题来 学习, 而问题 的设置 具有一 定的梯 度,由 浅入深 ,所提 出的问 题也很 明确
12.1湿度及湿度传感器的特性和分类
12.1.1 湿度的定义及其表示方法
1.绝对湿度(V) ❖ V=mV/V (mg/m3)
2.相对湿度(RH)
mV—被测气中 水蒸气的质量
湿度传感器的分类及特性 ppt课件

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当高分子聚合物介质吸湿后,元件的介电常数随环境 相对湿度的变化而变化,从而引起电容量的变化。
由于高分子膜可以做得很薄,所以元件能迅速吸湿和 脱湿,故该类传感器有滞后小和响应速度快等特点。
(3)结露传感器 结露传感器是一种特殊的湿度传感器,它与一般的湿 度传感器不同之处在于它对低湿不敏感,仅对高湿敏 感,感湿特征量具有开关式变化特性。结露传感器分 为电阻型和电容型,目前广泛应用的是电阻型。
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2.高分子湿度传感器
高分子湿度传感器包括高分子电解质薄膜湿度传感 器、高分子电阻式湿度传感器、高分子电容式湿度 传感器、结露传感器和石英振动式传感器等,下面 分别加以介绍。
(1)高分子电阻式湿度传感器
这种传感器的湿敏层为可导电的高分子,强电解质,
具有极强的吸水性。水吸附在有极性基的高分子膜
上,在低湿下,因吸附量少,不能产生电离子,所
以电阻值较高;当相对湿度增加时,吸附量也增大。
高分子电解质吸水后电离,正负离子对主要起到载
流子作用,使高分子湿度传感器的电阻下降。吸湿
量不同,高分子介质的阻值也不同,根据阻值变化
可测量相对湿度。
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高分子湿度传感器外形图
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(2)高分子电容式湿度传感器
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(3)露点 水的饱和蒸气压随温度的降低而逐渐下降。在同样 的空气水蒸气压下,温度越低,则空气的水蒸气压 与同温度下水的饱和蒸气压差值越小。当空气温度 下降到某一温度时,空气中的水蒸气压与同温度下 水的饱和水蒸气压相等。此时,空气中的水蒸气将 向液相转化而凝结成露珠,相对湿度为100%RH。 该温度称为空气的露点温度,简称露点。如果这一 温度低于0℃时,水蒸气将结霜,又称为霜点温度。 两者统称为露点。空气中水蒸气压越小,露点越低, 因而可用露点表示空气中的湿度。
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湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。
1、半导体陶瓷湿敏元件
铬酸镁-二氧化钛陶瓷湿敏元件是较常用的一种湿度传感器,它是由MgCr2O4-TiO2固熔体组成的多孔性半导体陶瓷。
这种材料的表面电阻值能在很宽的范围内随湿度的增加而变小,即使在高湿条件下,对其进行多次反复的热清洗,性能仍不改变。
该元件采用了MgCr 2O4-TiO2多孔陶瓷,电极材料二氧化钌通过丝网印制到陶瓷片的两面,在高温烧结下形成多孔性电极。
在陶瓷片周围装置有电阻丝绕制的加热器,以450、1min对陶瓷表面进行热清洗。
湿敏电阻的电阻-相对湿度特性曲线如图2.5.1所示。
图2.5.1 电阻-湿度特性曲线
图2.5.2是这种湿敏元件应用的一种测量电路。
图中R为湿敏电阻,为温度补偿用热敏电阻。
为了使检测湿度的灵敏度最大,可使R=。
这时传感器的输出电压通过跟随器并经整流和滤波后,一方面送入比较器1与参考电压U1比较,其输出信号控制某一湿度;另一方面送到比较器2与参考电压U2比较,其输出信号控制加热电路,以便按一定时间加热清洗。
图2.5.2 湿敏电阻测量电路方框图
2、氯化锂湿敏电阻
图2.5.3是氯化锂湿敏电阻的结构图。
它是在聚碳酸酯基片上制成一对梳状金电极,然后浸涂溶于聚乙烯醇的氯化锂胶状溶液,其表面再涂上一层多孔性保护膜而成。
氯化锂是潮解性盐,这种电解质溶液形成的薄膜能随着空气中水蒸汽的变化而吸湿或脱湿。
感湿膜的电阻随空气相对湿度变化而变化,当空气中湿度增加时,感湿膜中盐的浓度降低。
图2.5.3 氯化锂湿敏电阻结构
图2.5.4是一种相对湿度计的电原理框图。
测量探头由氯化锂湿敏电阻和热敏电阻
组成,并通过三线电缆接至电桥上。
热敏电阻是作为温度补偿用,测量时先对指示装置的温度补偿进行适当修正,将电桥校正至零点,就可以从刻度盘上直接读出相对湿度值。
电桥由分压电阻组成两个臂,另外,和或和组成另外两个臂。
电桥由振荡器供给交流电压。
电桥的输出经放大器放大后,通过整流电路送给电流表指示。
图2.5.4 相对湿度计原理图
3、有机高分子膜湿敏电阻
有机高分子膜湿敏电阻是在氧化铝等陶瓷基板上设置梳状型电极,然后在其表面涂以具有感湿性能,又有导电性能的高分子材料的薄膜,再涂复一层多孔质的高分子膜保护层。
这种湿敏元件是利用水蒸汽附着于感湿薄膜上,电阻值与相对湿度相对应这一性质。
由于使用了赢分子材料,所以适用于高温气体中湿牢的测量。
图2.5.5是三氧化二铁-聚乙二醇高分子膜湿敏电阻的结构与特性。
图2.5.5 高分子膜湿敏电阻的结构与特性
3.1观测时段observation session
测站上开始接收卫星信号到停止接受,连续观测的时间间隔称为观测时段,简称时段。
3.2同步观测simultaneous observation
两台或两台以上接收机同时对一组卫星进行的观测。
3.3同步观测环simultaneous observation loop
三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环。
3.4独步观测环independent observation loop
由非同步观测获得的基线向量构成的闭合环。
3.5数据剔除率percentage of data rejection
同一时段中,删除的观测值个数于获得的观测值总数的比值。
3.6天线高antenna height
观测时接收机相位中心至测站中心标志面的高度。
3.7参考站Reference station
在一定的观测时间内,一台或几台接收机分别固定在一个或几个测站上,一直保持跟踪观测卫星,其余接收机在这些测站的一定范围内流动设站作业,这些固定测站就成为参考站。
3.8流动站roving station
在参考站得一定范围内流动作业的接收机所设立的测站。
3.9观测单元observation unit
快速静态测量定位时,参考站从开始至停止接收卫星信号连续观测的时间段。