湿度传感器ppt课件

1) 绝对湿度
绝对湿度表示单位体积空气里所含水汽的
质量，其表达式为: V
V
式中：ρ —被测空气的绝对湿度 MV一被测空气中水汽的质量 V —被测空气的体积
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，又可将相对湿度用分压表示： 相对湿度＝ (PV/PW)×100%RH 式中：PV一待测气体的水汽分压； Pw一 同一温度下水蒸汽的饱和水汽压。
2、湿度传感器及其特性参数
由湿敏元件的湿度温度系数值，即可得知湿敏元件由 于境环温度的变化所引起的测湿误差。
MgCr2O4—TiO2 湿敏元件的温度特 性
5）响应时间
响应时间反映湿敏元件在相对湿度变化时输 出特征量随相对湿度变化的快慢程度。
一般规定：响应相对湿度变化量的63.2％时 所需要的时间为响应时间。
在标记时，应写明湿度变化区的起始与终止 状态。人们希望响应时间快一些为好。
1.7 湿 度 传 感 器
目录
一、简介
二、湿度及湿度传感器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、电解质系湿度传感器 四、半导体及陶瓷湿度传感器
电阻式
五、有机物及高分子聚合物湿度传感器 电阻/电容式
一、简介
湿度测量技术：湿度测量技术发展已有200多年历 史；人们对湿敏元件的认识是从1938年美国 F.W.Dummore研制成功浸涂式LiCl湿敏元件才开 始的，从此以后，已有几十种湿敏元件及传感器应 运而生。（可参《湿度测量》一书）
湿度传感器是指能将湿度转换为与其成一
定比例关系的电量输出的器件式装置。
主要特性参数有：
①湿度量程 ②感湿特征量 ③灵敏度 ④湿度温度系数 ⑤响应时间 ⑥湿滞回线和湿滞回差
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。
湿度量程越大，其实际使用价值越大。理 想的湿敏元件的使用范围应当是0－100％ RH的全量程。
毛发湿度计
干湿球湿度计
湿度检测的重要性
湿度与科研、生产、人们生活、植物生长 有密切关系，环境的湿度具有与环境温度 同等重要意义。
目前人们对湿度的重视程度远不及对温度 的重视。因此湿度测量技术的研究及其测 量仪器远不如温度测量技术与仪器那样精 确与完善。
由于对湿度监测不够精确，致使大批精密 仪器与机械装置锈蚀、谷物发霉等，每年 因此造成巨大损失。
2） 感湿特征量—相对湿度特性曲线
每一种湿敏元件都有其感湿特征量，如电 阻、电容、电压、频率等。
感湿特性曲线
湿敏元件的感湿特征量随 环境相对湿度变化的关系 曲线，称为该元件的感湿 特征量 —相对湿度特性曲 线，简称感湿特性曲线。
人们希望特性曲线应当在
全量程上是连续的，曲线
各处斜率相等，即特性曲
普遍采用的灵敏度的方法
目前，虽然关于湿敏元件灵敏度的表示方法 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。
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％时湿敏元件的电阻值 之比。
K2O一Fe2O3湿度敏感器件的响应特性曲线
6）湿滞回线和湿滞回差
各种湿敏元件吸湿和脱湿的响应时间各不 相同，而且吸湿和脱湿的特性曲线也不相 同。一般总是脱湿比吸湿迟后，我们称这 一特性为湿滞现象。
•湿滞回线定义：湿滞现象可以用
吸湿和脱湿特征曲线所构成的回 线来表示，我们称这一回线为湿 滞回线。
线呈直线。 灵敏度
二氧化钛-五氧化二钒湿
敏器件的感湿特性曲线
斜率应适当，因为斜率过小，灵敏度 降低；斜率过大，稳定性降低，这些 都会给测量带来困难。
PI电容式湿度传感器湿度特性图
PI电容式湿度变送器输出特性曲线
3） 灵敏度
定义：湿敏元件的灵敏度，就其物理含义而言，应当 反映相对于环境湿度的变化，元件感湿特征量的变化 程度。
•湿滞回差定义：在湿滞回线上所
表示的最大量差值为湿滞回差。
•人们希望湿敏元件的湿滞回差越
Mn3O4- TiO2湿敏器件 小越好。
在80℃时的湿滞回线
一个理想化的湿敏器件所应具备的性能参数：
使用寿命长，长期稳定性好 灵敏度高，感湿特性曲线的线性度好 使用范围宽，湿度温度系数小 响应时间短 湿滞回差小 能在有害气氛的恶劣环境中使用 器件的一致性和互换性好，易于批量生产 器件感湿特征量应在易测范围以内
4）湿度温度系数
湿敏元件的湿度温度系数是表示感湿特性曲线随环境 温度而变化的特性参数。
在不同的环境温度下，湿敏元件的感湿特性曲线是不 相同的，它直接给测量带来误差。
湿敏元件的湿度温度系数定义为；在湿敏元件感湿特 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。
表示法：直线的斜率。
因此，它应当是湿致元件的感湿特性曲线斜率。在感 湿特性曲线是直线的情况下，用直线的斜率来表示湿 敏元件的灵敏度是恰当而可行的。
然而，大多数湿敏元件的感湿特性曲线是非线性的． 在不同的相对湿度范围内曲线具有不同的斜率。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。
电容式湿度传感器
二、湿度及湿度传感器
1、湿度及其表示方法 2、湿度传感器及其特性参数 3、湿度传感器的分类
1、湿度及其表示方法
在自然界中，凡是有水和生物的地方，在 其周围的大气里总是含有或多或少的水汽。
大气中含有水汽的多少，表示大气的干、
湿程度，用湿度来表示，也就是说，湿度是 表示大气干湿程度的物理量。 大气湿度有两种表示方法：绝对湿度与相 对湿度。