湿度传感器的分类和特性
湿度传感器原理与应用知识
湿度传感器原理与应用知识随着时代的发展，科研、农业、暖通、纺织、机房、航空航天、电力等工业部门，越来越需要采用湿度传感器，对产品质量的要求越业越高，对环境温、湿度的控制以及对工业材料水份值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一。
湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。
如何使用好湿度传感器，如何判断湿度传感器的性能，这对一般用户来讲，仍是一件较为复杂的技术问题。
一、湿度传感器的分类湿度传感器，基本形式都为利用湿敏材料对水分子的吸附能力或对水分子产生物理效应的方法测量湿度。
有关湿度测量，早在16世纪就有记载。
许多古老的测量方法，如干湿球温度计、毛发湿度计和露点计等至今仍被广泛采用。
现代工业技术要求高精度、高可靠和连续地测量湿度，因而陆续出现了种类繁多的湿敏元件。
湿敏元件主要分为二大类：水分子亲和力型湿敏元件和非水分子亲和力型湿敏元件。
利用水分子有较大的偶极矩，易于附着并渗透入固体表面的特性制成的湿敏元件称为水分子亲和力型湿敏元件。
例如，利用水分子附着或浸入某些物质后，其电气性能（电阻值、介电常数等）发生变化的特性可制成电阻式湿敏元件、电容式湿敏元件；利用水分子附着后引起材料长度变化，可制成尺寸变化式湿敏元件，如毛发湿度计。
金属氧化物是离子型结合物质，有较强的吸水性能，不仅有物理吸附，而且有化学吸附，可制成金属氧化物湿敏元件。
这类元件在应用时附着或浸入被测的水蒸气分子，与材料发生化学反应生成氢氧化物，或一经浸入就有一部分残留在元件上而难以全部脱出，使重复使用时元件的特性不稳定，测量时有较大的滞后误差和较慢的反应速度。
目前应用较多的均属于这类湿敏元件。
另一类非亲和力型湿敏元件利用其与水分子接触产生的物理效应来测量湿度。
例如，利用热力学方法测量的热敏电阻式湿度传感器，利用水蒸气能吸收某波长段的红外线的特性制成的红外线吸收式湿度传感器等。
1、电解质湿敏元件利用潮解性盐类受潮后电阻发生变化制成的湿敏元件。
湿度传感器的分类
湿度传感器的分类湿度传感器是一种广泛应用于工业生产、农业、气象、环境监测等领域的传感器。
根据其原理和工作方式的不同，湿度传感器可以分为以下几类。
一、电容式湿度传感器电容式湿度传感器利用相对湿度对电容值的影响来测量湿度。
通常采用两个平行的电极板构成一个电容器，其中一个电极上涂有湿度敏感材料，当湿度变化时，敏感材料吸附或释放水分，导致电容值的变化。
该类传感器具有响应速度快、精度高、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于工业自动化、气象观测等领域。
二、电阻式湿度传感器电阻式湿度传感器是利用湿度对电阻值的影响来测量湿度。
常见的电阻式湿度传感器有两种工作原理，一种是利用湿度敏感电阻的电阻值随湿度的变化而变化，另一种是利用湿度敏感材料的电导率随湿度的变化而变化。
电阻式湿度传感器具有结构简单、成本低、稳定性好等特点，广泛应用于家用电器、空调系统等领域。
三、电化学湿度传感器电化学湿度传感器是利用湿度对电化学反应的影响来测量湿度。
传感器内部通常包含一个湿度敏感电极和一个参比电极，当湿度变化时，湿度敏感电极上的电化学反应会发生变化，通过测量电极之间的电位差来计算湿度值。
该类传感器具有响应速度快、线性度高、精度稳定等特点，常用于气象观测、仓储环境监测等场合。
四、光学湿度传感器光学湿度传感器是利用湿度对光的传播和折射特性的影响来测量湿度。
通过测量入射光线在湿度敏感材料中的传播路径、折射率等变化，可以推算出湿度值。
光学湿度传感器具有高精度、抗污染能力强等优点，广泛应用于气象、石油化工、仪器仪表等领域。
五、微机电系统湿度传感器微机电系统湿度传感器是将微机电技术应用于湿度传感器中的一种新型传感器。
通过微纳加工技术制作微小的结构和敏感元件，实现对湿度的测量。
微机电系统湿度传感器具有响应速度快、体积小、功耗低等特点，被广泛应用于移动设备、智能家居等领域。
六、热电湿度传感器热电湿度传感器是利用湿度对热传导和热释放的影响来测量湿度。
传感器内部包含一个加热电极和一个测温电极，当湿度变化时，湿度敏感材料吸收或释放水分，导致热传导和热释放的变化，通过测量电极之间的温差来计算湿度值。
20 湿度传感器分类与特性
分类：
湿 度
传
感
器
电解质式 电 阻 陶瓷式 式 高分子式
电
陶瓷式
容
式
高分子式
其
光纤湿度传感器
他
界限电流式湿度传感器
二极管、SWAF式、热导式等
2
湿度传感器
3
湿度传感器应用分析
案例:汽车后窗玻璃制定去湿、房间湿度制定控制、 湿度测量仪等
实例:应用AM1001电阻式湿度传感器制作湿度测量仪
3 电压型集成温度传感器
电压型集成温度传感器——LM35
LM35是电压型集成温度传感器，其输出电压与摄 氏温度成正比，无需校准，可以直接制成摄氏温度 测量仪。灵敏度为10mV/°C 。
THE EDN
湿度传感器分类与特性
梁长垠 教授
湿度传感器分类与特性
1
湿度的定义与分类
2
湿度传感器
3
湿度传感器应用分析
1 湿度的定义与分类
定义:大气中水蒸气的含量。它表征了大气的干燥 程度。 分类:绝对湿度、相对湿度。
绝对湿度：在一定温度和压力条件下，单位空间内 混合气体中所含水蒸气的质量，用AH表示义与分类
相对湿度：被测混合气体中的水蒸气压和该气体在 相同温度下饱和水蒸气气压的百分比，用RH表示。
RH PV 100% PW
实际使用中多使用相对湿度来表示
2
湿度传感器
定义:能感受外界湿度变化，并通过器件材料的物理或化学 变化，将湿度转换成可用电信号的器件或装置
组成:湿度敏感元件、转换电路。
湿度传感器的原理、分类、特点特性、参数及其应用
湿度传感器的原理、分类、特点特性、参数及其应用人类的生存和社会活动与湿度密切相关。
随着现代化的发展，很难找出一个与湿度无关的领域来。
由于应用领域不同，对湿度传感器的技术要求也不同。
从制造角度看，同是湿度传感器，材料、结构不同，工艺不同．其性能和技术指标（像精度方面）有很大差异，因而价格也相差甚远。
对使用者来说，选择湿度传感器时，首先要搞清楚需要什么样的传感器；在自己的财力允许的情况下选购何种档次的产品，权衡好需要与可能的关系，不至于盲目行事。
从我们与用户的来往来看，觉得有以下几个问题值得注意。
湿度传感器的原理水分子亲和力型湿度传感器，是利用水分子有较大的偶极矩，因而易于吸附在固体表面并渗透到固体内部的特性（成为水分子亲和力）制成的湿度传感器，其测量原理在于感湿材料吸湿或脱湿过程改变其自身的性能从而构成不同类型的湿度传感器。
非水分子亲和力型湿度传感器，主要的测量原理有：利用潮湿空气和干燥空气的热传导之差来测定湿度；利用微波在含水蒸汽的空气中传播，水蒸汽吸收微波使其产生一定的能量损耗，传输损耗的能量与环境空气中的湿度有关以此来测定湿度；利用水蒸汽能吸收特定波长的红外线来测定空气中的湿度。
湿度包括气体的湿度和固体的湿度。
气体的湿度是指大气中水蒸气的含量，度量方法有绝对湿度，即每立方米气体在标况下（0℃，1大气压）所含有的水蒸气的重量，即水蒸气密度；相对湿度，即一定体积气体中实际含有的水蒸气分压与相同温度下该气体所能包含的最大水蒸气分压之比；或含湿量，即每㎏干空气中所含水蒸气的质量。
其中相对湿度是最常用的。
固体的湿度是物质中所含水分的百分数，即物质中所含水分的质量与其总质量之比。
利用水分子有较大的偶极矩，因而易于吸附在固体表面并渗透到固体内部的特性制成的湿度传感器称为水分子亲和力型湿度传感器，其测量原理在于感湿材料吸湿或脱湿过程改变其自身的性能从而构成不同类型的湿度传感器；把与水分子亲和力无关的湿度传感器称为。
湿度传感器的分类及工作原理
模块三 湿度传感器及其应用
3.1.2 湿度传感器的分类及工作原理
（4）结露传感器
传
结露传感器一般不用于测湿，而作为提供开关信号
感 的结露信号器，用于自动控制或报警，主要用于磁带录
器 像机、照相机和高级轿车玻璃的结露检测及除露控制。
原
理
及
应
用
模块三 湿度传感器及其应用
3.1.2 湿度传感器的分类及工作原理
感
电容式湿敏传感器是利用湿敏元件的电容值
器 随湿度变化的原理进行湿度测量的传感器。这类
原 湿敏元件实际上是一种吸湿性电介质材料的介电
理 常数随湿度而变化的薄片状电容器。吸湿件电介
及 质材纤维求和乙酸—丙酸纤维素)和金属氧化
用 物(例如多孔氧化铝)等。
模块三 湿度传感器及其应用 3.1.2 湿度传感器的分类及工作原理
传
湿度传感器种类很多，没有统一分类标准。
感 按探测功能来分，可分为绝对湿度型、相对湿
器 度型和结露型；按传感器的输出信号来分，可
原 分为电阻型、电容型和电抗型，电阻型最多，
理 及 应 用
电抗型最少；按湿敏元件工作机理来分，又分 为水分子亲和力型和非水分子亲和力型两大类， 其中水分子亲和力型应用更广泛；按材料来分， 可分为陶瓷型、有机高分子型、半导体型和电
HDP-07系列结露传感器(如图3-7所示)是基于独特设
传
计的电阻元件，热硬化性树脂结构，通过自身的阻
感
值变化去测量或预测空气的结露，在相对湿度
器
93%RH的时候阻值会变得很大，适合做湿度开关用。
原
理
及
应
用
模块三 湿度传感器及其应用
3.1.2 湿度传感器的分类及工作原理
传感器的种类有哪些湿度传感器的原理
传感器的种类有哪些？湿度传感器的原理？传感器是一种检测装置，能感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的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。
传感器的分类方法很多．主要有如下几种：（1）按被测量分类，可分为力学量、光学量、磁学量、几何学量、运动学量、流速与流量、液面、热学量、化学量、生物量传感器等。
这种分类有利于选择传感器、应用传感器（2）按照工作原理分类，可分为电阻式、电容式、电感式，光电式，光栅式、热电式、压电式、红外、光纤、超声波、激光传感器等。
这种分类有利于研究、设计传感器，有利于对传感器的工作原理进行阐述。
（3）按敏感材料不同分为半导体传感器、陶瓷传感器、石英传感器、光导纤推传感器、金属传感器、有机材料传感器、高分子材料传感器等。
这种分类法可分出很多种类。
（4）按照传感器输出量的性质分为摸拟传感器、数字传感器。
其中数字传感器便干与计算机联用，且坑干扰性较强，例如脉冲盘式角度数字传感器、光栅传感器等。
传感器数字化是今后的发展趋势。
（5）按应用场合不同分为工业用，农用、军用、医用、科研用、环保用和家电用传感器等。
若按具体便用场合，还可分为汽车用、船舰用、飞机用、宇宙飞船用、防灾用传感器等。
（6）根据使用目的的不同，又可分为计测用、监视用，位查用、诊断用，控制用和分析用传感器等。
主要特点传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。
微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。
湿度传感器的工作原理1.湿度传感器，英文名称为humidity transducer，是一种能感受气体中水蒸气含量，并转换成可用输出信号的传感器。
主要应用于机械工程、传感器、气体及湿度传感器等方面。
温湿度变送器与温湿度传感器有什么区别
温湿度变送器与温湿度传感器有什么区别一、温湿度变送器的作用就是把温湿感应头传诵过来的电信号变成０～５Ｖ的电压或４～２０ma的工控电流信号二、湿度传感器的分类及特点1、湿度传感器的分类湿度传感器分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。
空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。
2、湿度传感器的特性：国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度，需要在这方面作深入的了解。
湿度传感器具有如下特点：(1) 精度和长期稳定性湿度传感器的精度应达到±2%~±5%RH，达不到这个水平很难作为计量器具使用，湿度传感器要达到±2%~±3%RH的精度是比较困难的，通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净的气体中测量的。
在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质量的头等问题，年漂移量控制在1%RH水平的产品很少，一般都在±2%左右，甚至更高。
(2) 湿度传感器的温度系数湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃范围内，而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下，其温度系数又有差别。
温漂非线性，这需要在电路上加温度补偿式。
采用单片机软件补偿，或无温度补偿的湿度传感器是保证不了全温范围的精度的，湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿不出较好的效果，只有采用硬件温度跟随性补偿才会获得真实的补偿效果。
湿度传感器工作的温度范围也是重要参数。
多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作。
(3) 湿度传感器的供电金属氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化锂等湿敏材料施加直流电压时，会导致性能变化，甚至失效，所以这类湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的交流电压。
湿度传感器
2、简述光电导效应，并应用光电晶体的能带分析热 敏电阻CdS的工作原理。
3、简述光敏二极管的工作过程。
4、什么是霍耳效应，画出霍耳效应原理图；利用霍 耳片设计测磁电路，画出电路示意图，简述其工作原 理。
4、湿敏电阻器的特性
1）电阻－湿度特性
2）时间常数 衡量湿敏电阻器随温度的跃变其阻值 的变化速率。 湿敏电阻的时间常数越小越好。
湿敏电阻器的阻值增加量从零变化到稳定增加量 的63％所需的时间。
3）滞后效应 湿敏电阻器周围 湿度变化一个往返 周期，相应的电阻 值变化曲线在吸湿 和脱湿过程中并不 重复，形成一个类 似磁滞回线的湿滞 环。 湿滞回线和湿滞量
2、 湿度传感器的温度系数 湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏 感，其温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃范围内，而且 有的湿敏元件在不同的相对湿度下，其温度系数又有 差别。温漂非线性，这需要在电路上加温度补偿。采 用单片机软件补偿，或无温度补偿的湿度传感器是保 证不了全温范围的精度的，湿度传感器温漂曲线的线 性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿 不出较好的效果，湿度传感器工作的温度范围也是重 要参数。多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作
20.2 湿度传感器
( Humidity Transducer)
湿度传感器：把相对湿度的变化转换成电信号的器件。 感湿特点：
在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽 吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介电常数发生很大的 变化，从而制成湿敏元件。
一、湿度传感器分类
1、湿度及其表示方法 表示环境中水蒸气含量的物理量。
三、湿敏电容器的工作原理及特性
利用器件的电容随湿度变化而变化的特性。
电容随湿度的变化取决于介质介电常数ε随湿度的 变化来确定。
湿度传感器的工作原理
湿度传感器的工作原理湿度传感器是一种用于测量空气中湿度的设备。
它的工作原理基于湿度对某些物理或化学特性的影响。
本文将详细介绍湿度传感器的工作原理。
一、湿度传感器的分类湿度传感器可以分为两类：电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器。
1. 电容式湿度传感器电容式湿度传感器是一种基于电容变化原理的传感器。
它由两个电极组成，其中一个电极是涂有吸湿材料的感湿元件，另一个电极是不吸湿的参考电极。
当空气中的湿度改变时，感湿元件吸收或释放水分，从而改变电容值。
通过测量电容值的变化，可以计算出空气中的湿度。
2. 电阻式湿度传感器电阻式湿度传感器是一种基于电阻变化原理的传感器。
它由一根涂有吸湿材料的电阻丝组成。
当空气中的湿度改变时，吸湿材料吸收或释放水分，从而改变电阻值。
通过测量电阻值的变化，可以计算出空气中的湿度。
二、湿度传感器的工作原理湿度传感器的工作原理基于湿度对某些物理或化学特性的影响。
下面将分别介绍电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器的工作原理。
1. 电容式湿度传感器的工作原理电容式湿度传感器的工作原理基于电容值与介电常数之间的关系。
介电常数是物质对电场的响应能力，它与物质的吸湿性有关。
当空气中的湿度改变时，感湿元件吸收或释放水分，从而改变电容值。
电容值与介电常数成反比例关系，因此电容值越小，介电常数越大，空气中的湿度越高。
2. 电阻式湿度传感器的工作原理电阻式湿度传感器的工作原理基于电阻值与电导率之间的关系。
电导率是物质对电流的响应能力，它与物质的吸湿性有关。
当空气中的湿度改变时，吸湿材料吸收或释放水分，从而改变电阻值。
电阻值与电导率成正比例关系，因此电阻值越小，电导率越大，空气中的湿度越高。
三、湿度传感器的应用湿度传感器广泛应用于气象、农业、工业、医疗等领域。
在气象领域，湿度传感器用于测量空气中的湿度，以便预测天气变化。
在农业领域，湿度传感器用于测量土壤湿度，以便控制灌溉量。
在工业领域，湿度传感器用于测量空气中的湿度，以便控制生产过程。
温湿度传感器的原理
温湿度传感器的原理温湿度传感器的原理一、简介温湿度传感器是一种常见的传感器，它可以测量周围环境的温度和湿度。
在工业自动化、气象观测、农业生产等方面都有广泛应用。
本文将介绍温湿度传感器的原理。
二、温湿度传感器的分类根据工作原理，温湿度传感器可以分为电阻式、电容式和热电偶式三种。
1. 电阻式电阻式温湿度传感器是利用材料在不同温度或湿度下电阻值发生变化的特性来实现测量。
常用的材料有聚合物、金属和陶瓷等。
其中，聚合物材料具有较高的灵敏度和快速响应速度，但精确性稍逊；金属材料精确性较高，但响应速度较慢；陶瓷材料则兼具两者优点。
2. 电容式电容式温湿度传感器则是利用介质在不同温度或湿度下介电常数发生变化的特性来实现测量。
其结构由两个平行板组成，中间填充介质。
当介质中的水分含量或温度发生变化时，介电常数也发生变化，从而影响电容值。
3. 热电偶式热电偶式温湿度传感器是利用两个不同金属的热电势差随温度或湿度变化的特性来实现测量。
其原理是将两个不同金属制成一对热电偶，当温度或湿度发生变化时，两个金属间的热电势差也会发生变化，从而实现测量。
三、温湿度传感器的工作原理以电阻式温湿度传感器为例，其工作原理如下：1. 温度测量当环境温度发生变化时，材料的电阻值也会相应地发生变化。
将一个恒定电流通过材料，在其两端产生一个恒定的电压。
根据欧姆定律可知，材料的电阻值与其两端产生的电压成正比。
因此，通过测量这个恒定的电压和流过材料的恒定电流可以计算出材料的电阻值。
再根据预先标定好的温阻特性曲线（即不同温度下材料的电阻值），就可以计算出当前环境的温度。
2. 湿度测量当环境湿度发生变化时，材料的电阻值也会相应地发生变化。
这是因为材料吸收了周围空气中的水分，从而导致电子流受到阻碍。
同样地，通过测量恒定电流下材料两端的电压，可以计算出材料的电阻值。
再根据预先标定好的湿阻特性曲线（即不同湿度下材料的电阻值），就可以计算出当前环境的湿度。
四、温湿度传感器的优缺点1. 优点温湿度传感器具有响应速度快、精确性高、稳定性好、使用寿命长等优点。
湿度传感器
一般类型：1．半导体陶瓷湿度传感器(MgCr2O4-TiO2系湿度传感器,硅MOS型Al2O3湿度传感器) 2．高分子湿度传感器(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,石英振动式湿敏传感器)湿度传感器(型号太多)的主要特性:（1）感湿特性感湿特性为湿度传感器的感湿特征量（如电阻、电容、频率等）随环境湿度变化的规律（2）湿度量程湿度传感器能够比较精确测量相对湿度的最大范围称为湿度量程。
一般来说，使用时不得超过湿度量程规定值。
所以在应用中，希望湿度传感器的湿度量程越大越好，以0%~100%RH 为最佳。
湿度传感器按其湿度量程可分为高湿型、低湿型及全湿型三大类。
高湿型适用于相对湿度大于70%RH的场合；低湿型适用于相对湿度小于40%RH场合；而全湿型则适用于0%~100%RH的场合。
（3）灵敏度灵敏度为湿度传感器的感湿特征量随相对湿度变化的程度，即在某一相对湿度范围内，相对湿度改变1%RH时，湿度传感器的感湿特征量的变化值，也就是该湿度传感器感湿特性曲线的斜率。
由于大多数湿度传感器的感湿特性曲线是非线性的，在不同的湿度范围内具有不同的斜率，因此常用湿度传感器在不同环境湿度下的感湿特征量之比来表示其灵敏度。
如R1%/R10%表示器件在1%RH下的电阻值与在10%RH下的电阻值之比。
（4）响应时间当环境湿度增大时，湿敏器件有一吸湿过程，并产生感湿特征量的变化。
而当环境湿度减小时，为检测当前湿度，湿敏器件原先所吸的湿度要消除，这一过程称为脱湿。
所以用湿敏器件检测湿度时，湿敏器件将随之发生吸湿和脱湿过程。
在一定环境温度下，当环境湿度改变时，湿敏传感器完成吸湿过程或脱湿过程（感湿特征量达到稳定值的规定比例）过程所需要的时间，称为响应时间。
感湿特征量的变化滞后于环境湿度的变化，所以实际多采用感湿特征量的改变量达到总改变量的90%所需要的时间，即以相应的起始湿度和终止湿度这一变化区间90%的相对湿度变化所需的时间来计算。
湿度传感器总结(必备5篇)
湿度传感器的特性参数主要有：湿度量程、灵敏度、温度系数、响应时间、湿滞回差、感湿特征量-相对湿度特性曲线等。
?（1）湿度量程：它是指湿度传感器能够较精确测量的环境湿度的最大范围。
由于各种湿度传感器所使用的材料及依据的工作原理不同，其特性并不都能适用于0～100%RH的整个相对湿度范围。
（2）感湿特征量-相对湿度特性曲线：湿度传感器的输出变量称为其感湿特征量，如电阻、电容等。
湿度传感器的感湿特征量随环境湿度的变化曲线，称为传感器的感湿特征量-环境湿度特性曲线，简称为感湿特性曲线。
性能良好的湿度敏感器件的感湿特性曲线，应有宽的线性范围和适中的灵敏度。
（3）灵敏度：湿度传感器的灵敏度即其感湿特性曲线的斜率。
大多数湿度敏感器件的感湿特性曲线是非线性的，因此尚无统一的表示方法。
较普遍采用的方法是用器件在不同环境湿度下的感湿特征量之比来表示。
（4）湿度温度系数：它定义为在器件感湿特征量恒定的条件下，该感湿特征量值所表示的环境相对湿度随环境温度的变化率，即因此，环境温度将造成测湿误差。
例如，α=％RH/℃时，环境的温度变化20℃，将引起6％RH的测湿误差。
（5）响应时间：它表示当环境湿度发生变化时，传感器完成吸湿或脱湿以及动态平衡过程所需时间的特性参数。
响应时间用时间常数τ来定义，即感湿特征量由起始值变化到终止值的倍所需的时间。
可见，响应时间是与环境相对湿度的起、止值密切相关。
（6）湿滞回线和湿滞回差：一个湿度传感器在吸湿和脱湿两种情况下的感湿特性曲线不相重复，一般可形成为一回线，这种特性称为湿滞特性；其曲线称为湿滞回线。
湿度传感器总结第2篇DHT11模块是一个数字温湿度传感器，是一款含有已经校验数字信号输出的传感器，它其中包含有了电阻式的感知湿度的模块元件和一个可以测温的NTC模块元件，并且和一个高性能的八位单片机相结合。
其中模块的性能有品质卓越、超快的响应速度、抗干扰能力强、性价比较高等等的特点备受开习者喜爱。
湿度传感器
湿度传感器引言湿度传感器是一种常见的传感器，用于测量和监测周围环境的湿度级别。
湿度传感器在许多领域中都起着重要的作用，如气象预报、农业、建筑和室内环境控制等。
本文将介绍湿度传感器的原理、类型、应用以及其在不同领域中的意义。
一、湿度传感器原理湿度传感器的工作原理基于材料的特性和湿度与环境条件之间的相互关系。
湿度传感器能够测量空气中的水分含量，并将其转换为电信号。
最常见的湿度传感器原理是电阻式湿度传感器。
它包括两个电极，它们之间有一层感湿性物质。
当湿度增加时，感湿性物质吸收水分，导致电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以确定湿度的级别。
另一种常见的湿度传感器原理是电容式湿度传感器。
它包括两个电极和一个介电体。
当空气中的湿度发生变化时，介电体的相对湿度也会发生变化，从而导致电容值的变化。
通过测量电容值的变化，可以确定湿度的级别。
二、湿度传感器类型湿度传感器根据其工作原理和应用领域的不同，可以分为多种类型。
1. 电阻式湿度传感器：如上所述，电阻式湿度传感器利用感湿性物质吸湿引起的电阻值变化来测量湿度。
它们通常具有较低的成本和较高的灵敏度，广泛应用于室内环境控制领域。
2. 电容式湿度传感器：电容式湿度传感器利用介电体的相对湿度变化来测量湿度。
它们通常具有较高的精度和稳定性，适用于气象预报和工业应用等领域。
3. 表面声波湿度传感器：表面声波湿度传感器使用压电材料和声表面波的特性来测量湿度。
它们具有快速响应和高精度的特点，常用于气象和气候研究领域。
4. 光纤湿度传感器：光纤湿度传感器利用光学原理来测量湿度。
它们具有较高的灵敏度和稳定性，用于环境监测和农业应用等领域。
三、湿度传感器的应用湿度传感器在许多领域中都有广泛应用。
1. 气象预报：湿度传感器是气象仪器中的关键组成部分。
通过测量和监测湿度，能够更准确地预测天气情况，包括降雨量、雾霾状况等。
2. 农业：湿度传感器在农业中起着重要作用。
它们可以帮助农民控制温室和灌溉系统，确保农作物在适宜的湿度条件下生长。
温湿度传感器的工作原理
温湿度传感器的工作原理一、引言在现代生活中，温湿度传感器作为一种重要的传感器设备，广泛应用于各个领域。
它可以测量周围环境中的温度和湿度，并将这些数据转化为可供人们理解的电信号。
本文将详细介绍温湿度传感器的工作原理及其应用。
二、温湿度传感器的分类根据工作原理和测量范围，温湿度传感器可以分为多种类型。
常见的包括电容传感器、电阻传感器、半导体传感器和压电传感器等。
1. 电容传感器电容传感器利用物质在不同温度和湿度下的电介质常数变化来测量温湿度。
当温度或湿度改变时，电容传感器中的电介质常数将发生变化，从而改变电容的值。
2. 电阻传感器电阻传感器使用电阻材料的导电性随温度和湿度的变化而改变的特点，通过测量电阻的变化来反映温湿度。
其中，热敏电阻和湿敏电阻是应用较为广泛的两种类型。
3. 半导体传感器半导体传感器利用半导体材料的电导率随温度和湿度的变化而发生改变的特性，通过测量电导率的变化来确定温湿度。
硅芯片和有机薄膜晶体管是常见的半导体温湿度传感器。
4. 压电传感器压电传感器基于压电材料的特性来测量温湿度。
压电材料在受到外力作用时会产生电荷，从而与温湿度变化相对应。
压电陶瓷和压电薄膜是常见的压电温湿度传感器。
三、温湿度传感器的工作原理温湿度传感器的工作原理可以简单概括为“测量物理量→转化为电信号→输出数据”。
具体来说，温湿度传感器通过与周围环境接触，感知温度和湿度的变化，并将这些物理量转化为电信号，最终输出相应的数据。
以电容传感器为例，其工作原理是通过测量电容的变化来反映温湿度。
电容传感器由两个平行的电极组成，中间夹层是电介质材料。
当受到温度或湿度的影响时，电介质常数会发生变化，从而导致电容值的改变。
电容传感器通过测量电容的变化来计算温湿度。
四、温湿度传感器的应用领域温湿度传感器广泛应用于生活和工业领域。
1. 室内环境监测温湿度传感器常用于室内温湿度的监测和调控，例如家庭空调系统、恒温恒湿系统等。
2. 农业和温室管理温湿度传感器对农作物的生长和发展至关重要。
湿度传感器的分类及特点
湿度传感器的分类及特点湿度传感器，分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。
空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。
国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度，需要在这方面作深入的了解。
湿度传感器具有如下特点：1、精度和长期稳定性湿度传感器的精度应达到plusmn;2%~plusmn;5%RH，达不到这个水平很难作为计量器具使用，湿度传感器要达到plusmn;2%~plusmn;3%RH的精度是比较困难的，通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃plusmn;10℃）和洁净的气体中测量的。
在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质量的头等问题，年漂移量控制在1%RH水平的产品很少，一般都在plusmn;2%左右，甚至更高。
2、湿度传感器的温度系数湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃范围内，而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下，其温度系数又有差别。
温漂非线性，这需要在电路上加温度补偿式。
采用单片机软件补偿，或无温度补偿的湿度传感器是保证不了全温范围的精度的，湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿不出较好的效果，只有采用硬件温度跟随性补偿才会获得真实的补偿效果。
湿度传感器工作的温度范围也是重要参数。
多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作。
3、湿度传感器的供电金属氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化锂等湿敏材料施加直流电压时，会导致性能变化，甚至失效，所以这类湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的交流电压。
必须是交流电供电。
4、互换性目前，湿度传感器普遍存在着互换性差的现象，同一型号的传感器不能互换，严重影响了使用效果，给维修、调试增加了困难，有些厂家在这方面作出了种种努力，（但互换性仍很差）取得了较好效果。
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。
湿度传感器的分类和特性
任务目旳 ★熟悉湿度旳表达措施和湿度传感器旳主要特征； ★熟悉半导体陶瓷湿度传感器、有机高分子湿度 传感器旳基本构造，掌握其感湿特征。
一、湿度传感器概述
湿度是指物质中所含水分旳量，可经过湿度传 感器进行测量。湿度传感器是将环境湿度转换 为电信号旳装置 ，当代化旳工农业生产及科 学试验对空气湿度旳注重程度日益提升，要求 也越来越高，假如湿度不能满足要求，将会造 成不同程度旳不良后果。
线，就制成了电容式高分子薄膜
湿度传感器。
图3-7 高分子薄膜电介质电容式湿度 传感器旳构造
当高分子聚合物介质吸湿后，元件旳介电常数随环境 相对湿度旳变化而变化，从而引起电容量旳变化。
因为高分子膜能够做得很薄，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旳湿度传感器，它与一般旳湿 度传感器不同之处于于它对低湿不敏感，仅对高湿敏 感，感湿特征量具有开关式变化特征。结露传感器分 为电阻型和电容型，目前广泛应用旳是电阻型。
（6）湿滞特征
一般情况下，湿度传感器不但在吸
湿和脱湿两种情况下旳响应时间有
所不同（大多数湿敏器件旳脱湿响
应时间不小于吸湿响应时间），而
且其感湿特征曲线也不重叠。在吸
湿和脱湿时，两种感湿特征曲线形
成一种环形线，称为湿滞回线。湿
度传感器这一特征称为湿滞特征， 如图3-3所示。
图3-3 湿度传感器旳湿滞 特征
1．湿度旳表达措施
狭义旳湿度是指空气中水汽旳含量，常用绝对湿度、 相对湿度和露点（或露点温度）等来表达。 （1）绝对湿度 绝对湿度是指在一定温度及压力条件下，单位体积 待测气体中含水蒸气旳质量，即水蒸气旳密度，其 数学体现式为
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综上所述，一个理想的湿度传感器应具备以下性能 和参数： ① 使用寿命长，长期稳定性好。 ② 灵敏度高，感湿特性曲线的线性度好。 ③ 使用范围宽，感湿温度系数小。 ④ 响应时间短。 ⑤ 湿滞回差小，测量精度高。 ⑥ 能在有害气氛的恶劣环境下使用。 ⑦ 器件的一致性、互换性好，易于批量生产，成本 低。 ⑧ 器件的感湿特征量应在易测范围以内。
图3-6 硅MOS型Al2O3湿度传感器的结构
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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。长江工程职业技术学院自动化教研室
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1．半导体陶瓷湿度传感器
陶瓷湿度传感器具有很多优点，主要如下：测湿 范围宽，基本上可实现全湿范围内的湿度测量； 工作温度高，常温湿度传感器的工作温度在 150℃以下，而高温湿度传感器的工作温度可达 800℃；响应时间短，多孔陶瓷的表面积大，易 于吸湿和脱湿；湿滞小、抗沾污、可高温清洗和 灵敏度高，稳定性好等。
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（4）响应时间 当环境湿度增大时，湿敏器件有一吸湿过程，并产 生感湿特征量的变化。而当环境湿度减小时，为检 测当前湿度，湿敏器件原先所吸的湿度要消除，这 一过程称为脱湿。所以用湿敏器件检测湿度时，湿 敏器件将随之发生吸湿和脱湿过程。 在一定环境温度下，当环境湿度改变时，湿敏传感 器完成吸湿过程或脱湿过程（感湿特征量达到稳定 值的规定比例）过程所需要的时间，称为响应时间。 感湿特征量的变化滞后于环境湿度的变化，所以实 际多采用感湿特征量的改变量达到总改变量的90%所 需要的时间，即以相应的起始湿度和终止湿度这一 变化区间90%的相对湿度变化所需的时间来计算。
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半导体陶瓷湿度传感器按其制作工艺不同可分为： 烧结型、涂覆膜型、厚膜型、薄膜型和MOS型。 陶瓷湿度传感器较成熟的产品有MgCr2O4-TiO2 （铬酸镁-二氧化钛）系、ZnO-Cr2O3（氧化锌-三 氧化二铬）系、ZrO2（二氧化锆）系、Al2O3（三 氧化铝）系、TiO2-V2O5（二氧化钛-五氧化二钒） 系和Fe3O4（四氧化三铁）系等。它们的感湿特 征量大多数为电阻，除Fe3O4系外，都为负特性 湿敏传感器，即随着环境湿度的增加电阻值降低。 下面介绍其典型品种。
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（2）湿度量程 湿度传感器能够比较精确测量相对湿度的最大范围称 为湿度量程。一般来说，使用时不得超过湿度量程规 定值。所以在应用中，希望湿度传感器的湿度量程越 大越好，以0%~100%RH为最佳。 湿度传感器按其湿度量程可分为高湿型、低湿型及全 湿型三大类。高湿型适用于相对湿度大于70%RH的场 合；低湿型适用于相对湿度小于40%RH场合；而全湿 型则适用于0%~100%RH的场合。
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饱和水蒸气压与气体的温度和气体的压力有关。 当温度和压力变化时，因饱和水蒸气压变化，所 以气体中的水蒸气压即使相同，其相对湿度也会 发生变化，温度越高，饱和水蒸气压越大。日常 生活中所说的空气湿度，实际上就是指相对湿度 而言。凡谈到相对湿度，必须同时说明环境温度， 否则，所说的相对湿度就失去确定的意义。
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（2）硅MOS型Al2O3湿度传感器
Al2O3湿度传感器根据湿敏元件制作方法不同，可 分为多孔Al2O3湿度传感器、涂覆膜状Al2O3湿度传 感器和MOS型湿度传感器。下面介绍硅MOS型湿 度传感器。
MOS型湿度传感 器具有响应速度 快、化学稳定性 好及耐高低温冲 击的性能。
图3-2 湿敏元件的温度特性 （3-3）
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显然，湿度传感器感湿特性曲线随温度的变化越大， 由感湿特征量所表示的环境湿度与实际的环境湿度 之间的误差就越大，即感湿温度系数越大。因此， 环境温度的不同将直接影响湿度传感器的测量误差。 故在环境温度变化比较大的地方测量湿度时，必须 进行修正或外接补偿。 湿度传感器的感湿温度系数越小越好。传感器的感 湿温度系数越小，在使用中受环境温度的影响也就 越小，传感器就越实用。一般湿度传感器的感湿温 度系数在0.2~0.8%RH/℃。
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1．湿度的表示方法
狭义的湿度是指空气中水汽的含量，常用绝对湿度、 相对湿度和露点（或露点温度）等来表示。 （1）绝对湿度 绝对湿度是指在一定温度及压力条件下，单位体积 待测气体中含水蒸气的质量，即水蒸气的密度，其 数学表达式为
Ha
Mv V
式中Mv——待测气体中水蒸气的质量； V ——待测气体的总体积； Ha——待测气体的绝对湿度，单位为g/m3。
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半导体陶瓷湿度传感器
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（1）MgCr2O4-TiO2系湿度传感器 MgCr2O4-TiO2系湿度传感器为烧结型，其结构如图3-4 所示。
图3-4 MgCr2O4-TiO2系湿度传感器结构
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制作方法 ：
以MgCr2O4为基础材料，加入适量的TiO2，在 1300℃左右烧结而成，然后切割成所需薄片，在 MgCr2O4-TiO2陶瓷薄片两面涂覆氧化钌（RuO2）多 孔电极，并于800℃下烧结，制成感湿体，电极与 引出线烧结在一起，引线为Pt-Ir（铂-铱）丝。在 感湿体外设置由镍铬丝烧制而成的加热清洗线圈， 此线圈的作用主要是通过加热排除附着在感湿片 上的有害物质（如水分、油污、有机物和灰尘 等），以恢复对水汽的吸附能力。常用450℃每分 钟的条件对陶瓷表面进行热清洗。
形成电容，最后上下电极焊接引
线，就制成了电容式高分子薄膜
湿度传感器。
图3-7 高分子薄膜电介质电容式湿度 传感器的结构
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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。
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（5）感湿温度系数 湿度传感器除对环境湿度敏感外，对温度也十分敏感。
湿度传感器的温度系数是表示湿度传感器的感湿特性
曲线随环境温度而变化的特性参数。在不同环境温度 下，湿度传感器的感湿特性曲线是不同的，如图3-2所 示。
湿度传感器的感湿温度系数 定义为：湿度传感器在感湿 特征量恒定的条件下，当温 度变化时，其对应相对湿度 将发生变化，这两个变化量 之比（参见式（3-3））， 称为感湿温度系数。
图3-3 湿度传感器的湿滞 特性
湿滞回差表示在湿滞回线上，同一感湿特征量值下，
吸湿和脱湿两种感湿特性曲线所对应的两湿度的最大
差值。在电阻为X值时，ΔRH=RHH-RHL，显然湿度传感 器的湿滞回差越小越好。
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（7）老化特性 老化特性为湿度传感器在一定温度、湿度环境下，存 放一定时间后，由于尘土、油污、有害气体等的影响， 其感湿特性将发生变化的特性。 （8）互换性 湿度传感器的一致性和互换性差。当使用中湿度传感 器被损坏，那么有时即使换上同一型号的传感器也需 要再次进行调试。
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（3）灵敏度 灵敏度为湿度传感器的感湿特征量随相对湿度变化 的程度，即在某一相对湿度范围内，相对湿度改变 1%RH时，湿度传感器的感湿特征量的变化值，也就 是该湿度传感器感湿特性曲线的斜率。 由于大多数湿度传感器的感湿特性曲线是非线性的， 在不同的湿度范围内具有不同的斜率，因此常用湿 度传感器在不同环境湿度下的感湿特征量之比来表 示其灵敏度。如R1%/R10%表示器件在1%RH下的电 阻值与在10%RH下的电阻值之比。
课题一 湿度传感器的分类及特性
任务目标 ★熟悉湿度的表示方法和湿度传感器的主要特性； ★熟悉半导体陶瓷湿度传感器、有机高分子湿度 传感器的基本结构，掌握其感湿特性。
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一、湿度传感器概述
湿度是指物质中所含水分的量，可通过湿度传 感器进行测量。湿度传感器是将环境湿度转换 为电信号的装置 ，现代化的工农业生产及科 学实验对空气湿度的重视程度日益提高，要求 也越来越高，如果湿度不能满足要求，将会造 成不同程度的不良后果。
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
图3-7为高分子薄膜电介质电容
式湿度传感器的结构，它是在洁
净的梳状金质，作为下
部电极，然后在其上薄薄地涂上
一层高分子聚合物（1nm），干
燥后，再在其上蒸镀一层多孔透
水的金质作为上部电极，两极间
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二、湿度传感器的分类及工作原理
湿度传感器种类很多，没有统一分类标准。按探测 功能来分，可分为绝对湿度型、相对湿度型和结露 型；按传感器的输出信号来分，可分为电阻型、电 容型和电抗型，电阻型最多，电抗型最少；按湿敏 元件工作机理来分，又分为水分子亲和力型和非水 分子亲和力型两大类，其中水分子亲和力型应用更 广泛；按材料来分，可分为陶瓷型、有机高分子型、 半导体型和电解质型等。下面按材料分类分别加以 介绍。
（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。