07傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器下課件

07傳感器及應(yīng)用

第8章氣體傳感器與濕度傳感器-（下）12/10/2022107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下07傳感器及應(yīng)用

第8章氣體傳感器與濕度傳感器-（下）12/8.8濕度傳感器概述8.8.1濕度與科研生產(chǎn)和日常生活的關(guān)系濕度是指大氣中存在的水蒸氣的含量空氣中的含水量會(huì)影響燃燒過(guò)程中工作物的效率、以及天然氣的輸送和貯存等在日常生活中，為防止物品腐爛、分解和變質(zhì)，在運(yùn)輸和貯藏期間物品的保存，應(yīng)對(duì)濕度加以控制在國(guó)防、軍工、工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)等方面也有對(duì)濕度的測(cè)控要求12/10/2022207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.8濕度傳感器概述12/9/2022207傳感器及應(yīng)用第8由于濕度對(duì)天然纖維和合成纖維有影響，因此在紡織工業(yè)、造紙和印刷過(guò)程中都須對(duì)濕度嚴(yán)格控制在工業(yè)生產(chǎn)中，濕度的測(cè)控直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，精密儀器、半導(dǎo)體集成電路與元件的制造場(chǎng)所，濕度的測(cè)控就顯得更為重要天氣預(yù)報(bào)、農(nóng)作物生長(zhǎng)等也與濕度密切相關(guān)12/10/2022307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下由于濕度對(duì)天然纖維和合成纖維有影響，因此在紡織工業(yè)、造紙和印在槍支彈藥、軍用儀器、武器裝備等都不能受潮，對(duì)軍用倉(cāng)庫(kù)必須對(duì)溫度和濕度進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)與控制集成電路的失效與濕度關(guān)系很大為確保軍用電子的可靠性，美國(guó)人將微濕度傳感器與集成電路封裝在一起，監(jiān)測(cè)其早期失效濕度的測(cè)量是計(jì)量中的難點(diǎn)之一，它的準(zhǔn)確程度受氣壓、溫度等因素的影響，目前有二、三十種測(cè)量方法12/10/2022407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下在槍支彈藥、軍用儀器、武器裝備等都不能受潮，對(duì)軍用倉(cāng)庫(kù)必須對(duì)含有水氣的空氣是一種混合氣體，對(duì)空氣中水氣的含量的定量描述稱為濕度。濕度的表示方法很多，主要有：相對(duì)濕度與絕對(duì)濕度，露點(diǎn)質(zhì)量百分比、體積百分比等三種。8.8.2濕度的表示方法

12/10/2022507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下含有水氣的空氣是一種混合氣體，對(duì)空氣中水氣的含量的定量描述稱1.相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度（1）絕對(duì)濕度絕對(duì)濕度表示單位體積內(nèi)空氣里所含的水蒸氣的質(zhì)量，可表示為其中V為測(cè)量空氣的體積，MV為水蒸氣的重量。12/10/2022607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下1.相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度12/9/2022607傳感器及應(yīng)用第（2）相對(duì)濕度水蒸氣壓是指在一定溫度條件下，混合氣體（空氣）中存在水蒸氣分壓（PV）飽和蒸氣壓是指在某一溫度下，混合氣體中所含水蒸氣壓的最大值（PW）溫度越高，飽和水蒸氣壓越大在某一溫度下，其水蒸氣分壓同飽和蒸氣壓的百分比，稱相對(duì)濕度，其表示式為12/10/2022707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（2）相對(duì)濕度水蒸氣壓是指在一定溫度條件下，混合氣體（空氣）在濕度測(cè)量中一般采用相對(duì)濕度，表示為％RH因?yàn)樵趯?shí)際生活中，許多與濕度有關(guān)的現(xiàn)象，如水分蒸發(fā)的快慢，人體的自我感覺(jué)空氣的干濕程度等，都是與空氣中水蒸氣和同溫度下的飽和蒸氣壓之間差值相關(guān)12/10/2022807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下在濕度測(cè)量中一般采用相對(duì)濕度，表示為％RH12/9/20223.露（霜）點(diǎn)

水的飽和蒸氣壓總是隨著環(huán)境溫度的降低成逐漸下降的，環(huán)境的溫度越低，則空氣中水蒸氣壓與同溫度下水的飽和蒸氣壓差值就越小當(dāng)空氣的溫度下降到某一溫度時(shí)，空氣中的水蒸氣壓與該溫度下的水的飽和蒸氣相等，這時(shí)的相對(duì)濕度為100％RH，12/10/2022907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下3.露（霜）點(diǎn)水的飽和蒸氣壓總是隨著環(huán)境溫度的降低成逐漸下空氣中的水蒸氣將向液相轉(zhuǎn)化，凝結(jié)為露珠，這時(shí)的溫度稱空氣的露點(diǎn)。如果露點(diǎn)的溫度低于0oC，水蒸氣將結(jié)霜，這時(shí)的溫度稱霜點(diǎn)。通常霜點(diǎn)與露點(diǎn)不予區(qū)分，統(tǒng)稱為露點(diǎn)?？諝庵兴魵鈮涸叫?，露點(diǎn)就越低，因此可以用露點(diǎn)表示空氣的濕度。露點(diǎn)與相對(duì)濕度的關(guān)系如圖所示。12/10/20221007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下空氣中的水蒸氣將向液相轉(zhuǎn)化，凝結(jié)為露珠，這時(shí)的溫度稱空氣的露

圖3.2.112/10/20221107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下圖3.2.112/9/20221107傳感器及應(yīng)用第8章氣4.質(zhì)量百分比與體積百分比

質(zhì)量為M的混合氣體中，若含有水蒸氣的質(zhì)量為m，則質(zhì)量百分比為m/M×100％體積為V的混合氣體中，若含有水蒸氣的體積為v，則體積百分比為v/V×100％體積百分比常用來(lái)表示低濕度系統(tǒng)。12/10/20221207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下4.質(zhì)量百分比與體積百分比質(zhì)量為M的混合氣體中，若含有水5.濕度傳感器的分類12/10/20221307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下5.濕度傳感器的分類12/9/20221307傳感器及應(yīng)用第6.對(duì)濕度傳感器的要求（1）不同領(lǐng)域?qū)穸葌鞲衅鞯囊蟛煌臐穸葴y(cè)量和控制領(lǐng)域，對(duì)濕度傳感器的要求并不相同民用方面的要求是價(jià)格低廉，不易老化工業(yè)和科研中則要求精度、高互換性好、可靠經(jīng)常暴露于煙霧等環(huán)境中則要求濕度傳感器抗污染能力強(qiáng)在高溫環(huán)境中，則要求濕度傳感器在高溫下可靠地工作12/10/20221407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下6.對(duì)濕度傳感器的要求12/9/20221407傳感器及應(yīng)（2）對(duì)濕度傳感器的共同要求對(duì)水蒸氣靈敏度高，受其它氣體干擾小，有好的選擇性濕滯小，重復(fù)性好，測(cè)濕可靠工作溫區(qū)寬，溫度變化（溫度系數(shù)）小響應(yīng)速度快，維護(hù)方便，價(jià)格低廉體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)12/10/20221507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（2）對(duì)濕度傳感器的共同要求12/9/20221507傳感器因?yàn)榇髿庵兴魵獾暮颗c空氣相比是相當(dāng)微小的，這些水分在濕敏元件的表面難于均勻分布。所以重復(fù)性、和可靠性都比較差的。實(shí)際上，要全面滿足以上要求是比較困難的，通常采用折衷的辦法。必需指出的是，濕度傳感器的使用壽命與其品種和使用條件有非常密切的關(guān)系。就目前的情況來(lái)說(shuō)，一般少于3~5年，有的濕度傳感器的使用壽命只有幾個(gè)月。濕度是較難測(cè)準(zhǔn)的物理參數(shù)之一。12/10/20221607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下因?yàn)榇髿庵兴魵獾暮颗c空氣相比是相當(dāng)微小的，這些水分在濕敏8.8.3濕度傳感器的特性參數(shù)和要求1.濕度傳感器的主要參數(shù)（1）濕度量程保證一個(gè)濕敏器件能夠正常工作所允許環(huán)境相對(duì)濕度可以變化的最大范圍，稱為這個(gè)濕敏元件的濕度量程。濕度量程越大，其實(shí)際使用價(jià)值越大。理想的濕敏元件的使用范圍應(yīng)當(dāng)是

0-100％RH的全量程。12/10/20221707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.8.3濕度傳感器的特性參數(shù)和要求1.濕度傳感器的主要參數(shù)（2）感濕特征量-相對(duì)濕度特性曲線每一種濕敏元件都有其感濕特征量，如電阻、電容、電壓、頻率等。濕敏元件的感濕特征量隨環(huán)境相對(duì)濕度變化的關(guān)系曲線，稱為該元件的感濕特征量——相對(duì)濕度特性曲線，簡(jiǎn)稱感濕特性曲線。人們希望特性曲線應(yīng)當(dāng)在全量程上是連續(xù)的，曲線各處斜率相等，即特性曲線呈直線。12/10/20221807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（2）感濕特征量-相對(duì)濕度特性曲線每一種濕敏元件都有其感濕特（3）靈敏度濕敏元件的靈敏度，相對(duì)于環(huán)境濕度的變化、元件感濕特征量的變化程度。由于多數(shù)的濕度傳感器是非線性的，只能采用平均的方法。例如日本生產(chǎn)的MgCr2O4—TiO2濕敏元件的靈敏度．用一組對(duì)應(yīng)濕度的電阻比

R1%／R20%，R1%／R40%，R1%／R60

%，R1%／R80%及R1%／R100%表示對(duì)應(yīng)濕度下的靈敏度。12/10/20221907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（3）靈敏度濕敏元件的靈敏度，相對(duì)于環(huán)境濕度的變化、元件感濕（4）濕度溫度系數(shù)濕敏元件的濕度溫度系數(shù)是表示感濕特性曲線隨環(huán)境溫度而變化的特性參數(shù)。在不同的環(huán)境溫度下，濕敏元件的感濕特性曲線是不相同的，它直接給測(cè)量帶來(lái)誤差。濕敏元件的濕度溫度系數(shù)定義為：在濕敏元件感濕特征量恒定的條件下，該感濕特征量值所表示的環(huán)境相對(duì)濕度隨環(huán)境溫度的變化率。12/10/20222007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（4）濕度溫度系數(shù)濕敏元件的濕度溫度系數(shù)是表示感濕特性曲線隨由濕敏元件的濕度溫度系數(shù)α值，即可得知濕敏元件由于境環(huán)溫度的變化所引起的測(cè)濕誤差。T為絕對(duì)濕度，K為元件的特征量，α為濕度溫度系數(shù)。當(dāng)濕度傳感器的α=0.3RH%/oC如果環(huán)境溫度變化20oC，引起濕度傳感器的相對(duì)誤差為6RH%。12/10/20222107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下由濕敏元件的濕度溫度系數(shù)α值，即可得知濕敏元件由于境環(huán)溫度的（5）響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間反映濕敏元件在相對(duì)濕度變化時(shí)輸出特征量隨相對(duì)濕度變化的快慢程度。一般規(guī)定為響應(yīng)相對(duì)濕度變化量的63％時(shí)所需要的時(shí)間。12/10/20222207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（5）響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間反映濕敏元件在相對(duì)濕度變化時(shí)輸出特征量各種濕敏元件吸濕和脫濕的響應(yīng)時(shí)間各不相同，而且吸濕和脫濕的特性曲線也不相同。一般總是脫濕比吸濕遲后，我們稱這一特性為濕滯現(xiàn)象濕滯現(xiàn)象可以用吸濕和脫濕特征曲線所構(gòu)成的回線來(lái)表示，我們稱這一回線為濕滯回線。人們希望濕敏元件的濕滯回差越小越好。（6）濕滯回線和濕滯回差12/10/20222307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下各種濕敏元件吸濕和脫濕的響應(yīng)時(shí)間各不相同，而且吸濕和脫濕的特8.9電解質(zhì)濕度傳感器8.9.1電介質(zhì)濕度傳感器的工作機(jī)理和類型電解質(zhì)的水溶液（或熔融態(tài)）具有導(dǎo)電能力，導(dǎo)電載流子是帶電荷的正、負(fù)離子。當(dāng)電介質(zhì)吸附水氣后，離子濃度發(fā)生變化因而其電導(dǎo)將發(fā)生相應(yīng)的改變。由電介質(zhì)電導(dǎo)的變化可以測(cè)定濕度。電介質(zhì)傳感器有氯化鋰和高分子電介質(zhì)型兩大類，其中以氯化鋰濕度傳感器較為成熟。12/10/20222407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.9電解質(zhì)濕度傳感器8.9.1電介質(zhì)濕度傳感器的工作機(jī)理和

8.9.2氯化鋰傳感器的組成在絕緣基板上制作一對(duì)金屬電極，其上面再涂覆一層電解質(zhì)溶液，即可形成一層感濕膜。在聚乙烯醇是水溶性高分子材料（作為濕敏材料以聚合度1650左右為宜）中加入一定比率LiCl在聚乙烯醇膜中，與空氣接觸，吸附空氣中的水分，使部分LiCl解離，生成離子，作為載流子，從而濕敏元件的電阻值降低。12/10/20222507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下

8.9.2氯化鋰傳感器的組成12/9/20222507傳感可以根據(jù)電阻的大小來(lái)測(cè)定空氣中濕度的大小。LiCl（氯化鋰）飽和水溶液25C時(shí)的平衡蒸汽壓低，僅為12％RH。與之相比，NaCl飽和水溶液25C時(shí)的平衡蒸氣壓是76％RH。因此LiCl飽和水溶液具有很強(qiáng)的吸濕能力。電解質(zhì)系濕度傳感器有登莫式與浸漬式兩大類。12/10/20222607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下可以根據(jù)電阻的大小來(lái)測(cè)定空氣中濕度的大小。12/9/20228.9.3電介質(zhì)濕度傳感器的主要類型1.登莫式濕度傳感器在聚苯乙烯圓管上做出兩條相互平行的鈀引線作為電極，在該聚苯乙烯管上涂覆一層經(jīng)過(guò)適當(dāng)堿化處理的聚乙烯醋酸鹽和氯化鋰水溶液的混合液，以形成均勻薄膜。12/10/20222707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.9.3電介質(zhì)濕度傳感器的主要類型12/9/202227012/10/20222807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20222807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度2.浸漬式浸漬式傳感器是在基片材料上直接浸漬氯化鋰溶液構(gòu)成的。這類傳感器的浸漬基片材料為天然樹(shù)皮。在基片上浸漬氯化鋰溶液。并直接在基片上浸漬氯化鋰溶液，因此這種傳感器具有小型化的特點(diǎn)。它適應(yīng)于微小空間的濕度檢測(cè)。12/10/20222907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下2.浸漬式浸漬式傳感器是在基片材料上直接浸漬氯化鋰溶液構(gòu)成的3.復(fù)合式氯化鋰濕度傳感器若只采用一個(gè)傳感器件，則其檢測(cè)范圍狹窄。因此，設(shè)法將氯化鋰含量不同的幾種傳感器組合使用，使其檢測(cè)范圍能達(dá)到(20-90)％的相對(duì)濕度。氯化鋰濕度傳感器有各種型號(hào)可以對(duì)不同濕度量程進(jìn)行比較精確的測(cè)定。目前氯化鋰濕度傳感器仍有廣泛應(yīng)用。12/10/20223007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下3.復(fù)合式氯化鋰濕度傳感器若只采用一個(gè)傳感器件，則其檢測(cè)范圍12/10/20223107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20223107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度8.10半導(dǎo)體及陶瓷濕度傳感器8.10.1陶瓷濕度傳感器的分類按其制作工藝分類：有涂覆膜型、燒結(jié)體型、厚膜型、薄膜型及MOS型等。目前獲得廣泛應(yīng)用的是陶瓷濕度傳感器。12/10/20223207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.10半導(dǎo)體及陶瓷濕度傳感器8.10.1陶瓷濕度傳感器的分8.10.2涂覆膜型此類濕度敏感元件是把感濕粉料(金屬氧化物)調(diào)漿，涂覆在已制好的梳狀電極或平行電極的滑石瓷、氧化鋁或玻璃等基板上。四氧化三鐵、五氧化二釩及三氧化二鋁等濕敏元件均屬此類。其中比較典型是性能較好的是四氧化三鐵濕敏元件。但現(xiàn)在較少使用。12/10/20223307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.10.2涂覆膜型此類濕度敏感元件是把感濕粉料(金屬氧化物8.10.3燒結(jié)體型濕度傳感器1.燒結(jié)型濕度傳感器的特點(diǎn)這類元件的感濕體是通過(guò)典型的陶瓷工藝制成的。即將顆粒大小處于一定范圍的陶瓷粉料外加利于成型的結(jié)合劑和增塑劑等．用壓力軋膜，流延或注漿等方法成型，然后在適合的燒成條件下，在規(guī)定的溫度和氣氛下燒成，待冷卻清洗，復(fù)電極，裝好引線。12/10/20223407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.10.3燒結(jié)體型濕度傳感器1.燒結(jié)型濕度傳感器的特點(diǎn)12這類元件的可靠性、重現(xiàn)性等均比涂覆元件好，而且是體積導(dǎo)電，不存在表面漏電流，元件結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單。這是一類十分有發(fā)展前途的濕敏元件，其中較為成熟，且具有代表性的是：鉻酸鎂-二氧化鈦(MgCr2O4-TiO2)陶瓷濕度傳感器，五氧化二釩-二氧化鈦(V2O5-TiO2)陶瓷濕度傳感器、12/10/20223507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下這類元件的可靠性、重現(xiàn)性等均比涂覆元件好，而且是體積導(dǎo)電，不羥基磷灰石(Ca10(P04)6(OH)2)陶瓷濕度傳感器，及氧化鋅-三氧化二鉻(ZnO-Cr2O3)陶瓷濕度傳感器等。12/10/20223607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下羥基磷灰石(Ca10(P04)6(OH)2)陶瓷濕度傳感器2.MgCr2O4-TiO2陶瓷濕度傳感器在MgCr2O4-TiO2陶瓷片的兩面，設(shè)置高孔金電極，并用摻金玻璃粉將引出線與金電極燒結(jié)在一起。在半導(dǎo)體陶瓷片的外面，安放一個(gè)由鎳鉻絲燒制而成的加熱清洗圈(又稱Kathal加熱器)，以便對(duì)元件進(jìn)行經(jīng)常加熱清洗，排除有害氣氛對(duì)元件的污染。元件安放在一種高度致密的、疏水性的陶瓷基片上。為消除底座上測(cè)量電極2和3之間由于吸濕和沾污而引起的漏電，在電極2和3的四周設(shè)置了金短路環(huán).12/10/20223707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下2.MgCr2O4-TiO2陶瓷濕度傳感器在MgCr2O4-12/10/20223807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20223807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度陶瓷濕度傳感器是利用一些氧化物吸收水分子后，由于電離水的離子電導(dǎo)率變化來(lái)測(cè)定濕度。MgCr2O4系列是最早用于實(shí)用化的一種陶瓷傳感器，I型是用于低濕度的高靈敏度的；II型為全濕度范圍的，在對(duì)數(shù)尺度上大致成線性關(guān)系，當(dāng)濕度大于1％RH時(shí)就可以測(cè)量。12/10/20223907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下陶瓷濕度傳感器是利用一些氧化物吸收水分子后，由于電離水的離子由于陶瓷傳感器響應(yīng)時(shí)間較短，精度較高，有一定的抗污染能力，成本低廉，工藝簡(jiǎn)單，MgCr2O4系列濕度傳感器的不足之處是性能不夠穩(wěn)定，需要加熱清洗，這會(huì)加速陶瓷傳感器的老化，并導(dǎo)致濕度無(wú)法連續(xù)測(cè)量?？捎糜诟邷丨h(huán)境(150℃)，最高承受溫度可達(dá)600℃；能用電熱反復(fù)進(jìn)行清洗．除掉吸附在陶瓷上的油霧、灰塵、等污染物，響應(yīng)速度快(一般不超過(guò)20s)；長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。12/10/20224007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下由于陶瓷傳感器響應(yīng)時(shí)間較短，精度較高，有一定的抗污染能力，成3.其它陶瓷型濕度傳感器五氧化二釩-二氧化鈦(V2O5-TiO2)陶瓷濕敏元件的電阻率幾于不隨溫度改變，老化現(xiàn)象很小，長(zhǎng)期使用后電阻率變化只有百分之幾。元件的響應(yīng)速度快，(0一100)％RH時(shí)，約10s．濕度變化土20％時(shí)，響應(yīng)時(shí)間僅2s；吸濕和脫濕時(shí)幾乎沒(méi)有濕滯現(xiàn)象。12/10/20224107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下3.其它陶瓷型濕度傳感器12/9/20224107傳感器及應(yīng)ZnO-Cr2O3陶瓷濕敏元件是不用電熱清洗的陶瓷濕敏元件。該濕敏元件的電阻率幾于不隨溫度改變，老化現(xiàn)象很小，長(zhǎng)期使用后電阻率變化只有百分之幾。元件的響應(yīng)速度快，(0-100)％RH時(shí)，約10s．濕度變化土20％時(shí)，響應(yīng)時(shí)間僅2s；吸濕和脫濕時(shí)幾乎沒(méi)有濕滯現(xiàn)象。但這些大都是研究報(bào)道，沒(méi)有正規(guī)產(chǎn)品。12/10/20224207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下ZnO-Cr2O3陶瓷濕敏元件是不用電熱清洗的陶瓷濕敏元件。8.10.4薄膜型對(duì)于氧化物半導(dǎo)體除采用陶瓷工藝制作濕度傳感器外，也可用厚膜和薄膜工藝制作濕度傳感器，主要的材料是Ta2O3和Al2O3等，

氧化鋁薄膜濕敏元件特點(diǎn)：電容式工作機(jī)制：吸附水汽后使系統(tǒng)介電常數(shù)增加，電容量隨濕度增大而增大。12/10/20224307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.10.4薄膜型對(duì)于氧化物半導(dǎo)體除采用陶瓷工藝制作濕氧化鋁薄薄傳感器結(jié)構(gòu)如右，多孔導(dǎo)電層A是用蒸發(fā)金膜制成的對(duì)面電極，它能使水蒸汽浸透氧化鋁層，B為濕敏部分，C為絕緣層(高分子絕緣膜)；D為導(dǎo)線。12/10/20224407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下氧化鋁薄薄傳感器結(jié)構(gòu)如右，12/9/20224407傳感器及優(yōu)點(diǎn)體積小，溫度范圍寬(從-111~+20℃及從+20~+60℃)，元件響應(yīng)快，在低濕下靈敏度高。缺點(diǎn)對(duì)污染敏感而影響精度，高濕時(shí)精度較差，工藝復(fù)雜，老化嚴(yán)重，穩(wěn)定性差。這種濕度傳感器在低濕度下是首選傳感器,但價(jià)格很高。據(jù)了解，美國(guó)人在集成電路中安裝的微型濕度傳感器就是薄膜氧化鋁濕度傳感器。12/10/20224507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下優(yōu)點(diǎn)12/9/20224507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及8.11有機(jī)物及高分子聚合物濕度傳感器8.11.1脹縮性有機(jī)物濕敏元件有機(jī)纖維素具有吸濕溶脹、脫濕收縮的特性。利用這種特性，將導(dǎo)電的微?；螂x子摻入其中作為導(dǎo)電材料，就可將其體積隨環(huán)境濕度的變化轉(zhuǎn)換為感濕材料電阻的變化。12/10/20224607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.11有機(jī)物及高分子聚合物濕度傳感器8.11.1脹縮性有機(jī)1.碳濕敏元件碳濕敏元件采用的感濕材料是溶脹性能較好的羥乙基纖維素(HEC)。羥乙基纖維素碳濕敏元件多采用丙烯酸塑料作為基片，采用涂刷導(dǎo)銀導(dǎo)電膠或真空鍍金、化學(xué)淀積等方法，在基片兩長(zhǎng)邊的邊緣上形成金屬電極，然后，再在其上浸涂一層由羥乙基纖維素、導(dǎo)電碳黑和潤(rùn)濕性分散劑組成的浸涂液，待溶劑蒸發(fā)后即可獲得一層具有脹縮特性的感濕膜。經(jīng)老化、標(biāo)定后即可使用．12/10/20224707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下1.碳濕敏元件碳濕敏元件采用的感濕材料是溶脹性能較好的羥乙基2.結(jié)露敏感元件在印制梳狀電極的氧化鋁基片上涂以電阻式感濕膜，感濕膜由新型樹(shù)脂和碳粒組成。該元件在低濕時(shí)幾乎沒(méi)有感濕靈敏度，而在高濕(94％RH以上)時(shí)，其阻值劇增．呈現(xiàn)開(kāi)關(guān)式阻值變化特性。12/10/20224807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下2.結(jié)露敏感元件在印制梳狀電極的氧化鋁基片上涂以電阻式感濕膜12/10/20224907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20224907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度該元件的特點(diǎn)為：(1)即使在使用中有灰塵和其它氣體產(chǎn)生的表面污染，對(duì)元件的濕度特性影響很?。?2)能夠檢測(cè)并區(qū)別結(jié)露、水分等高濕狀態(tài)(3)盡管存在滯后等因素會(huì)引起特性變化，但由于具有急劇的開(kāi)關(guān)特性，故工作點(diǎn)變動(dòng)較?。?2/10/20225007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下該元件的特點(diǎn)為：12/9/20225007傳感器及應(yīng)用第8章(4)能使用直流電壓設(shè)計(jì)電路，因?yàn)槭菍?dǎo)電無(wú)極化現(xiàn)象，故可用直流電源。該元件被大量應(yīng)用于檢測(cè)磁帶機(jī)、照像機(jī)結(jié)露及小汽車玻璃窗除露等。12/10/20225107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下(4)能使用直流電壓設(shè)計(jì)電路，因?yàn)槭菍?dǎo)電無(wú)極化現(xiàn)象，8.11.2高分子聚合物薄膜濕敏元件這是70年代新發(fā)展起來(lái)的一類比較理想的濕敏元件。作為感濕材料的高分子聚合物能隨周圍環(huán)境的相對(duì)濕度大小成比例的吸附和釋放水分子。因?yàn)檫@類高分子大多是具有較小電介常數(shù)(εr＝2~7)的電介質(zhì)，而水分子偶極矩的存在大大提高了聚合物的介電常數(shù)(εr＝83)。因此將此類特性的高分子電介質(zhì)做成電容器，測(cè)定其電容量的變化，即可得出環(huán)境相對(duì)濕度。12/10/20225207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.11.2高分子聚合物薄膜濕敏元件這是70年代新發(fā)展起來(lái)的結(jié)構(gòu)12/10/20225307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下結(jié)構(gòu)12/9/20225307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及這種濕度傳感器的線性度較好，吸濕響應(yīng)時(shí)間短，一般小于5s也有短的小于1s.基感濕特性受溫度影響很小，在5~50°C范圍內(nèi)，電容溫度系數(shù)約為0.06%RH/°C12/10/20225407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下這種濕度傳感器的線性度較好，吸濕響應(yīng)時(shí)間短，一般小于5s也有目前國(guó)內(nèi)已有一些工廠在生產(chǎn)這樣濕度傳感器.世界上較有名的是芬蘭的產(chǎn)品，我國(guó)較多單位在使用這種產(chǎn)品，如12/10/20225507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下目前國(guó)內(nèi)已有一些工廠在生產(chǎn)這樣濕度傳感器.世界上較有名的是芬12/10/20225607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20225607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度12/10/20225707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20225707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度12/10/20225807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20225807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度8.12.其它一些的濕度傳感器8.12.1毛發(fā)濕度計(jì)人的毛發(fā)之類的蛋白質(zhì)，具有濕脹干縮的特性，因而利用環(huán)境濕度變化而導(dǎo)致毛發(fā)尺寸（長(zhǎng)度）變化，可以測(cè)知環(huán)境濕度的變化。例如，當(dāng)相對(duì)相對(duì)濕度由0％RH變化到100％RH時(shí)，人的頭發(fā)會(huì)伸長(zhǎng)約2.5％。12/10/20225907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.12.其它一些的濕度傳感器8.12.1毛發(fā)濕度計(jì)12/12/10/20226007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20226007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度通過(guò)杠桿將這種伸長(zhǎng)放大，從而轉(zhuǎn)動(dòng)指針，讀出濕度。其測(cè)試精度較差，一般誤差為±5RH％。由于這種濕度計(jì)具有直接指示、可進(jìn)行連接自動(dòng)記錄和易于轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)，所以毛發(fā)濕度計(jì)目前仍在使用。12/10/20226107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下通過(guò)杠桿將這種伸長(zhǎng)放大，從而轉(zhuǎn)動(dòng)指針，讀出濕度。12/9/8.12.2干濕球濕度計(jì)

用二支刻度相同的度溫度計(jì)，其中一支溫度計(jì)的測(cè)溫端用浸水的紗布濕潤(rùn)；由于濕端的水分會(huì)不斷的蒸發(fā)而吸熱，所以干、濕溫度計(jì)上將有溫差。這是一個(gè)熱力學(xué)平衡過(guò)程，可以根據(jù)測(cè)試的溫度和二支溫度計(jì)的溫度差查表，即可得相對(duì)濕度。只要溫度測(cè)定精確，通過(guò)查表，可以得到很精確的相對(duì)濕度。12/10/20226207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.12.2干濕球濕度計(jì)用二支刻度相同的度溫度計(jì)，其中一支12/10/20226307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20226307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度12/10/20226407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20226407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度12/10/20226507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20226507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度目前用熱敏電阻替代干濕球，將二個(gè)熱敏電阻接在電橋上，取出各自的電信號(hào)后，經(jīng)與電腦或單片機(jī)中存儲(chǔ)的濕度表信息比較后，就可以測(cè)量或控制濕度；這種裝制稱電子干濕度計(jì)，已經(jīng)在養(yǎng)殖場(chǎng)和苗圃中得到使用。12/10/20226607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下目前用熱敏電阻替代干濕球，12/9/20226607傳感器及8.12.3石英振動(dòng)式濕度傳感器

石英振子作為頻率源廣泛被用于檢測(cè)儀器、通訊裝置及計(jì)時(shí)等領(lǐng)域。石英振子的共振頻率取決于石英的形狀、切割方向、表面狀態(tài)和電極共振系統(tǒng)的負(fù)載。當(dāng)石英振子的表面吸附水蒸氣后，它的振動(dòng)頻率將發(fā)生變化，從而可以進(jìn)行濕度測(cè)定。12/10/20226707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.12.3石英振動(dòng)式濕度傳感器石英振子作為頻率源廣泛被用112/10/20226807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下112/9/20226807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕在干燥的空氣中，對(duì)于10MHz，AT切割的振子，其阻抗為50，但在結(jié)露狀態(tài)就會(huì)變成200以上。將石英振子安裝在致冷元件上，當(dāng)制冷到露點(diǎn)溫度時(shí)表面開(kāi)始結(jié)霜，振子的頻率發(fā)生變化，使共振阻抗增加，這時(shí)的溫度可由溫度傳感器測(cè)定，從而也確定了露點(diǎn)。12/10/20226907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下在干燥的空氣中，對(duì)于10MHz，AT切割的振子，其阻抗為508.13濕度傳感器的選用原則濕度的精確測(cè)量是比較困難的，一般的濕度測(cè)量?jī)x的精度為5%RH左右，要達(dá)到2%RH~3%RH的精度就比較困難。濕度傳感器的參數(shù)也比較多，但實(shí)際使用時(shí)重要的是量程、精度、響應(yīng)時(shí)間、工作溫度及穩(wěn)定性。12/10/20227007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.13濕度傳感器的選用原則濕度的精確測(cè)量是比較困難的，1目前的濕度傳感器有阻抗式和電容式兩種類型。阻抗式濕度傳感器有較寬的工作濕度范圍，較小的響應(yīng)時(shí)間，缺點(diǎn)是非線性系數(shù)大，溫度系數(shù)大，電路中要求線性化處理和溫度補(bǔ)償電路，電路調(diào)整較麻煩，而電容式濕度傳感器有較小的響應(yīng)時(shí)間，線性度好，電路相對(duì)要簡(jiǎn)單一些。12/10/20227107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下目前的濕度傳感器有阻抗式和電容式兩種類型。12/9/2022高分子濕度傳感器的穩(wěn)定性好，但壽命不太長(zhǎng)，如在較干凈的環(huán)境使用，壽命可達(dá)1~2年，在野外工作壽命為0.5~1年。相比之下，陶瓷濕度傳感器雖然穩(wěn)定性欠佳，但壽命較長(zhǎng)，一般可達(dá)5年左右。12/10/20227207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下高分子濕度傳感器的穩(wěn)定性好，但壽命不太長(zhǎng)，如在較干凈的環(huán)境使?jié)穸葌鞲衅鞯墓ぷ鳒囟确秶懿煌涸?40C~+70C之間可使用高分子（電阻式或電容式）濕度傳感器和陶瓷濕度傳感器（電阻式）；在70C~100C溫度范圍測(cè)量濕度，通常只能用陶瓷濕度傳感器。高于100C以上溫度測(cè)濕，一般不用相對(duì)濕度來(lái)表示，而是用絕對(duì)濕度，目前國(guó)際上在都采用陶瓷濕度傳感器來(lái)測(cè)量高溫下的絕對(duì)濕度。12/10/20227307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下濕度傳感器的工作溫度范圍很不同：12/9/20227307傳對(duì)于極低的濕度，通常也不能用相對(duì)濕度，而是用露點(diǎn)或體積百分?jǐn)?shù)來(lái)表示濕度。一般稱露點(diǎn)低于-20C為低濕度，這時(shí)高分子濕度傳感器與陶瓷濕度傳感器都不能使用，只能用露點(diǎn)儀或石英振動(dòng)式濕度傳感器。12/10/20227407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下對(duì)于極低的濕度，通常也不能用相對(duì)濕度，而是用露點(diǎn)或體積百分?jǐn)?shù)濕度傳感器應(yīng)用領(lǐng)域很寬，在各種不同使用場(chǎng)合，對(duì)各類濕度傳感器有不同的要求。濕度傳感器的的種類很多，性能差異也很大，因此在實(shí)際使用時(shí)，需要合理地選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅?。在倉(cāng)庫(kù)的濕度監(jiān)測(cè)方面例如糧食和軍械彈藥庫(kù)，濕度的變化范圍寬，精度要求不是很高，而對(duì)穩(wěn)定性與壽命則有較高的要求，通常可選陶瓷類與高分子濕度傳感器。12/10/20227507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下濕度傳感器應(yīng)用領(lǐng)域很寬，在各種不同使用場(chǎng)合，對(duì)各類濕度傳感器第8章濕度傳感器部分復(fù)習(xí)思考題1.什么叫相對(duì)濕度與露點(diǎn)？討論相對(duì)濕度和露點(diǎn)的關(guān)系。2.比較電介質(zhì)濕度傳感器與陶瓷濕度傳感器。3.薄膜氧化鋁傳感器的工件機(jī)理。4.有機(jī)濕度傳感器的類型。5.干濕球濕度計(jì)的工作原理。

12/10/20227607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下第8章濕度傳感器部分復(fù)習(xí)思考題12/9/20227607傳感第8章小結(jié)1.本章及學(xué)習(xí)兩種傳感器：用于測(cè)控氣體和濕度。2.氣體傳感器用于測(cè)控：可燃?xì)怏w，有毒氣體和氧氣等。主要的參數(shù)有：選擇性、靈敏度、響應(yīng)時(shí)間、可靠性和量程等。3.常用的氣體傳感器可分為電阻型、電動(dòng)勢(shì)型和半導(dǎo)體器件型。4.主要的氣體傳感器器有：接觸燃燒式和熱傳導(dǎo)式；氣體接觸觸媒燃燒發(fā)熱或不同氣體導(dǎo)熱性能不同，引起鉑電阻變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)氣體。12/10/20227707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下第8章小結(jié)1.本章及學(xué)習(xí)兩種傳感器：用于測(cè)控氣體和濕度。12半導(dǎo)體氣體傳感器電阻型吸附氣體后引進(jìn)電阻變化表面型體內(nèi)型陶瓷、厚膜和薄膜。非電阻型半導(dǎo)體二極管和場(chǎng)效應(yīng)管。固體電介質(zhì)利用快離子導(dǎo)體中因氧分壓差而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。用作氧傳感器。主要材料為氧化鋯。12/10/20227807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下半導(dǎo)體氣體傳感器12/9/20227807傳感器及應(yīng)用第8章5.濕度的表示相對(duì)濕度：在某一溫度下，其水蒸氣分壓同飽和蒸氣壓的百分比。露點(diǎn)：空氣中的水蒸氣將向液相轉(zhuǎn)化，凝結(jié)為露珠的溫度，稱空氣的露點(diǎn)。6.濕度傳感器的主要類型：電阻型電容型毛發(fā)濕度計(jì)和干濕球濕度計(jì)。12/10/20227907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下5.濕度的表示12/9/20227907傳感器及應(yīng)用第8章氣7.電介質(zhì)濕度傳感器以不同濃度氯化鋰溶液塗復(fù)在基板上，利用吸附或脫附引起離子濃度改變而電阻發(fā)生變化來(lái)檢測(cè)濕度。精度較高，但不是全濕度量程。8.陶瓷濕度傳感器用陶瓷工藝制作的多孔陶瓷，水分子在陶瓷表面電離，使傳感器表現(xiàn)出電阻值隨濕度變化。壽命較長(zhǎng)，但需熱清洗。12/10/20228007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下7.電介質(zhì)濕度傳感器12/9/20228007傳感器及應(yīng)用第9.氧化鋁薄膜濕度傳感器用陽(yáng)極氧化法得多孔氧化鋁薄膜后，制作成電容器結(jié)構(gòu)，由于水的介電常數(shù)很大，電容量會(huì)濕度而變。靈敏度較高，響應(yīng)時(shí)間小，價(jià)格高。10.有機(jī)高分子濕度傳感器分為電阻式和電容式兩類。電阻式利用高分子的溶脹性，使摻入其中的導(dǎo)電粒子的距離隨濕度而變化。有一般的濕度傳感器和結(jié)露式濕度傳感器兩類。12/10/20228107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下9.氧化鋁薄膜濕度傳感器12/9/20228107傳感器及應(yīng)電容式高分子濕度傳感器是根據(jù)水分子的介電常數(shù)比高分子聚合物大，當(dāng)水吸附到介質(zhì)表面或孔洞后對(duì)電容量有明顯影響，來(lái)測(cè)定濕度。這種濕度傳感器靈敏度也較高，響應(yīng)時(shí)間短，但壽命也很短。11.一些應(yīng)該了解的術(shù)語(yǔ)：廣譜型氣體傳感器，快離子導(dǎo)體，電子鼻，選擇性，全濕度量程，離子電導(dǎo)與電子電導(dǎo)，溶脹性，導(dǎo)電鏈。12/10/20228207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下電容式高分子濕度傳感器是根據(jù)水分子的介電常數(shù)比高分子聚合物大07傳感器及應(yīng)用

第8章氣體傳感器與濕度傳感器-（下）12/10/20228307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下07傳感器及應(yīng)用

第8章氣體傳感器與濕度傳感器-（下）12/8.8濕度傳感器概述8.8.1濕度與科研生產(chǎn)和日常生活的關(guān)系濕度是指大氣中存在的水蒸氣的含量空氣中的含水量會(huì)影響燃燒過(guò)程中工作物的效率、以及天然氣的輸送和貯存等在日常生活中，為防止物品腐爛、分解和變質(zhì)，在運(yùn)輸和貯藏期間物品的保存，應(yīng)對(duì)濕度加以控制在國(guó)防、軍工、工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)等方面也有對(duì)濕度的測(cè)控要求12/10/20228407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.8濕度傳感器概述12/9/2022207傳感器及應(yīng)用第8由于濕度對(duì)天然纖維和合成纖維有影響，因此在紡織工業(yè)、造紙和印刷過(guò)程中都須對(duì)濕度嚴(yán)格控制在工業(yè)生產(chǎn)中，濕度的測(cè)控直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，精密儀器、半導(dǎo)體集成電路與元件的制造場(chǎng)所，濕度的測(cè)控就顯得更為重要天氣預(yù)報(bào)、農(nóng)作物生長(zhǎng)等也與濕度密切相關(guān)12/10/20228507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下由于濕度對(duì)天然纖維和合成纖維有影響，因此在紡織工業(yè)、造紙和印在槍支彈藥、軍用儀器、武器裝備等都不能受潮，對(duì)軍用倉(cāng)庫(kù)必須對(duì)溫度和濕度進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)與控制集成電路的失效與濕度關(guān)系很大為確保軍用電子的可靠性，美國(guó)人將微濕度傳感器與集成電路封裝在一起，監(jiān)測(cè)其早期失效濕度的測(cè)量是計(jì)量中的難點(diǎn)之一，它的準(zhǔn)確程度受氣壓、溫度等因素的影響，目前有二、三十種測(cè)量方法12/10/20228607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下在槍支彈藥、軍用儀器、武器裝備等都不能受潮，對(duì)軍用倉(cāng)庫(kù)必須對(duì)含有水氣的空氣是一種混合氣體，對(duì)空氣中水氣的含量的定量描述稱為濕度。濕度的表示方法很多，主要有：相對(duì)濕度與絕對(duì)濕度，露點(diǎn)質(zhì)量百分比、體積百分比等三種。8.8.2濕度的表示方法

12/10/20228707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下含有水氣的空氣是一種混合氣體，對(duì)空氣中水氣的含量的定量描述稱1.相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度（1）絕對(duì)濕度絕對(duì)濕度表示單位體積內(nèi)空氣里所含的水蒸氣的質(zhì)量，可表示為其中V為測(cè)量空氣的體積，MV為水蒸氣的重量。12/10/20228807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下1.相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度12/9/2022607傳感器及應(yīng)用第（2）相對(duì)濕度水蒸氣壓是指在一定溫度條件下，混合氣體（空氣）中存在水蒸氣分壓（PV）飽和蒸氣壓是指在某一溫度下，混合氣體中所含水蒸氣壓的最大值（PW）溫度越高，飽和水蒸氣壓越大在某一溫度下，其水蒸氣分壓同飽和蒸氣壓的百分比，稱相對(duì)濕度，其表示式為12/10/20228907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（2）相對(duì)濕度水蒸氣壓是指在一定溫度條件下，混合氣體（空氣）在濕度測(cè)量中一般采用相對(duì)濕度，表示為％RH因?yàn)樵趯?shí)際生活中，許多與濕度有關(guān)的現(xiàn)象，如水分蒸發(fā)的快慢，人體的自我感覺(jué)空氣的干濕程度等，都是與空氣中水蒸氣和同溫度下的飽和蒸氣壓之間差值相關(guān)12/10/20229007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下在濕度測(cè)量中一般采用相對(duì)濕度，表示為％RH12/9/20223.露（霜）點(diǎn)

水的飽和蒸氣壓總是隨著環(huán)境溫度的降低成逐漸下降的，環(huán)境的溫度越低，則空氣中水蒸氣壓與同溫度下水的飽和蒸氣壓差值就越小當(dāng)空氣的溫度下降到某一溫度時(shí)，空氣中的水蒸氣壓與該溫度下的水的飽和蒸氣相等，這時(shí)的相對(duì)濕度為100％RH，12/10/20229107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下3.露（霜）點(diǎn)水的飽和蒸氣壓總是隨著環(huán)境溫度的降低成逐漸下空氣中的水蒸氣將向液相轉(zhuǎn)化，凝結(jié)為露珠，這時(shí)的溫度稱空氣的露點(diǎn)。如果露點(diǎn)的溫度低于0oC，水蒸氣將結(jié)霜，這時(shí)的溫度稱霜點(diǎn)。通常霜點(diǎn)與露點(diǎn)不予區(qū)分，統(tǒng)稱為露點(diǎn)。空氣中水蒸氣壓越小，露點(diǎn)就越低，因此可以用露點(diǎn)表示空氣的濕度。露點(diǎn)與相對(duì)濕度的關(guān)系如圖所示。12/10/20229207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下空氣中的水蒸氣將向液相轉(zhuǎn)化，凝結(jié)為露珠，這時(shí)的溫度稱空氣的露

圖3.2.112/10/20229307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下圖3.2.112/9/20221107傳感器及應(yīng)用第8章氣4.質(zhì)量百分比與體積百分比

質(zhì)量為M的混合氣體中，若含有水蒸氣的質(zhì)量為m，則質(zhì)量百分比為m/M×100％體積為V的混合氣體中，若含有水蒸氣的體積為v，則體積百分比為v/V×100％體積百分比常用來(lái)表示低濕度系統(tǒng)。12/10/20229407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下4.質(zhì)量百分比與體積百分比質(zhì)量為M的混合氣體中，若含有水5.濕度傳感器的分類12/10/20229507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下5.濕度傳感器的分類12/9/20221307傳感器及應(yīng)用第6.對(duì)濕度傳感器的要求（1）不同領(lǐng)域?qū)穸葌鞲衅鞯囊蟛煌臐穸葴y(cè)量和控制領(lǐng)域，對(duì)濕度傳感器的要求并不相同民用方面的要求是價(jià)格低廉，不易老化工業(yè)和科研中則要求精度、高互換性好、可靠經(jīng)常暴露于煙霧等環(huán)境中則要求濕度傳感器抗污染能力強(qiáng)在高溫環(huán)境中，則要求濕度傳感器在高溫下可靠地工作12/10/20229607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下6.對(duì)濕度傳感器的要求12/9/20221407傳感器及應(yīng)（2）對(duì)濕度傳感器的共同要求對(duì)水蒸氣靈敏度高，受其它氣體干擾小，有好的選擇性濕滯小，重復(fù)性好，測(cè)濕可靠工作溫區(qū)寬，溫度變化（溫度系數(shù)）小響應(yīng)速度快，維護(hù)方便，價(jià)格低廉體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)12/10/20229707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（2）對(duì)濕度傳感器的共同要求12/9/20221507傳感器因?yàn)榇髿庵兴魵獾暮颗c空氣相比是相當(dāng)微小的，這些水分在濕敏元件的表面難于均勻分布。所以重復(fù)性、和可靠性都比較差的。實(shí)際上，要全面滿足以上要求是比較困難的，通常采用折衷的辦法。必需指出的是，濕度傳感器的使用壽命與其品種和使用條件有非常密切的關(guān)系。就目前的情況來(lái)說(shuō)，一般少于3~5年，有的濕度傳感器的使用壽命只有幾個(gè)月。濕度是較難測(cè)準(zhǔn)的物理參數(shù)之一。12/10/20229807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下因?yàn)榇髿庵兴魵獾暮颗c空氣相比是相當(dāng)微小的，這些水分在濕敏8.8.3濕度傳感器的特性參數(shù)和要求1.濕度傳感器的主要參數(shù)（1）濕度量程保證一個(gè)濕敏器件能夠正常工作所允許環(huán)境相對(duì)濕度可以變化的最大范圍，稱為這個(gè)濕敏元件的濕度量程。濕度量程越大，其實(shí)際使用價(jià)值越大。理想的濕敏元件的使用范圍應(yīng)當(dāng)是

0-100％RH的全量程。12/10/20229907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.8.3濕度傳感器的特性參數(shù)和要求1.濕度傳感器的主要參數(shù)（2）感濕特征量-相對(duì)濕度特性曲線每一種濕敏元件都有其感濕特征量，如電阻、電容、電壓、頻率等。濕敏元件的感濕特征量隨環(huán)境相對(duì)濕度變化的關(guān)系曲線，稱為該元件的感濕特征量——相對(duì)濕度特性曲線，簡(jiǎn)稱感濕特性曲線。人們希望特性曲線應(yīng)當(dāng)在全量程上是連續(xù)的，曲線各處斜率相等，即特性曲線呈直線。12/10/202210007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（2）感濕特征量-相對(duì)濕度特性曲線每一種濕敏元件都有其感濕特（3）靈敏度濕敏元件的靈敏度，相對(duì)于環(huán)境濕度的變化、元件感濕特征量的變化程度。由于多數(shù)的濕度傳感器是非線性的，只能采用平均的方法。例如日本生產(chǎn)的MgCr2O4—TiO2濕敏元件的靈敏度．用一組對(duì)應(yīng)濕度的電阻比

R1%／R20%，R1%／R40%，R1%／R60

%，R1%／R80%及R1%／R100%表示對(duì)應(yīng)濕度下的靈敏度。12/10/202210107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（3）靈敏度濕敏元件的靈敏度，相對(duì)于環(huán)境濕度的變化、元件感濕（4）濕度溫度系數(shù)濕敏元件的濕度溫度系數(shù)是表示感濕特性曲線隨環(huán)境溫度而變化的特性參數(shù)。在不同的環(huán)境溫度下，濕敏元件的感濕特性曲線是不相同的，它直接給測(cè)量帶來(lái)誤差。濕敏元件的濕度溫度系數(shù)定義為：在濕敏元件感濕特征量恒定的條件下，該感濕特征量值所表示的環(huán)境相對(duì)濕度隨環(huán)境溫度的變化率。12/10/202210207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（4）濕度溫度系數(shù)濕敏元件的濕度溫度系數(shù)是表示感濕特性曲線隨由濕敏元件的濕度溫度系數(shù)α值，即可得知濕敏元件由于境環(huán)溫度的變化所引起的測(cè)濕誤差。T為絕對(duì)濕度，K為元件的特征量，α為濕度溫度系數(shù)。當(dāng)濕度傳感器的α=0.3RH%/oC如果環(huán)境溫度變化20oC，引起濕度傳感器的相對(duì)誤差為6RH%。12/10/202210307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下由濕敏元件的濕度溫度系數(shù)α值，即可得知濕敏元件由于境環(huán)溫度的（5）響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間反映濕敏元件在相對(duì)濕度變化時(shí)輸出特征量隨相對(duì)濕度變化的快慢程度。一般規(guī)定為響應(yīng)相對(duì)濕度變化量的63％時(shí)所需要的時(shí)間。12/10/202210407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（5）響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間反映濕敏元件在相對(duì)濕度變化時(shí)輸出特征量各種濕敏元件吸濕和脫濕的響應(yīng)時(shí)間各不相同，而且吸濕和脫濕的特性曲線也不相同。一般總是脫濕比吸濕遲后，我們稱這一特性為濕滯現(xiàn)象濕滯現(xiàn)象可以用吸濕和脫濕特征曲線所構(gòu)成的回線來(lái)表示，我們稱這一回線為濕滯回線。人們希望濕敏元件的濕滯回差越小越好。（6）濕滯回線和濕滯回差12/10/202210507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下各種濕敏元件吸濕和脫濕的響應(yīng)時(shí)間各不相同，而且吸濕和脫濕的特8.9電解質(zhì)濕度傳感器8.9.1電介質(zhì)濕度傳感器的工作機(jī)理和類型電解質(zhì)的水溶液（或熔融態(tài)）具有導(dǎo)電能力，導(dǎo)電載流子是帶電荷的正、負(fù)離子。當(dāng)電介質(zhì)吸附水氣后，離子濃度發(fā)生變化因而其電導(dǎo)將發(fā)生相應(yīng)的改變。由電介質(zhì)電導(dǎo)的變化可以測(cè)定濕度。電介質(zhì)傳感器有氯化鋰和高分子電介質(zhì)型兩大類，其中以氯化鋰濕度傳感器較為成熟。12/10/202210607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.9電解質(zhì)濕度傳感器8.9.1電介質(zhì)濕度傳感器的工作機(jī)理和

8.9.2氯化鋰傳感器的組成在絕緣基板上制作一對(duì)金屬電極，其上面再涂覆一層電解質(zhì)溶液，即可形成一層感濕膜。在聚乙烯醇是水溶性高分子材料（作為濕敏材料以聚合度1650左右為宜）中加入一定比率LiCl在聚乙烯醇膜中，與空氣接觸，吸附空氣中的水分，使部分LiCl解離，生成離子，作為載流子，從而濕敏元件的電阻值降低。12/10/202210707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下

8.9.2氯化鋰傳感器的組成12/9/20222507傳感可以根據(jù)電阻的大小來(lái)測(cè)定空氣中濕度的大小。LiCl（氯化鋰）飽和水溶液25C時(shí)的平衡蒸汽壓低，僅為12％RH。與之相比，NaCl飽和水溶液25C時(shí)的平衡蒸氣壓是76％RH。因此LiCl飽和水溶液具有很強(qiáng)的吸濕能力。電解質(zhì)系濕度傳感器有登莫式與浸漬式兩大類。12/10/202210807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下可以根據(jù)電阻的大小來(lái)測(cè)定空氣中濕度的大小。12/9/20228.9.3電介質(zhì)濕度傳感器的主要類型1.登莫式濕度傳感器在聚苯乙烯圓管上做出兩條相互平行的鈀引線作為電極，在該聚苯乙烯管上涂覆一層經(jīng)過(guò)適當(dāng)堿化處理的聚乙烯醋酸鹽和氯化鋰水溶液的混合液，以形成均勻薄膜。12/10/202210907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.9.3電介質(zhì)濕度傳感器的主要類型12/9/202227012/10/202211007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20222807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度2.浸漬式浸漬式傳感器是在基片材料上直接浸漬氯化鋰溶液構(gòu)成的。這類傳感器的浸漬基片材料為天然樹(shù)皮。在基片上浸漬氯化鋰溶液。并直接在基片上浸漬氯化鋰溶液，因此這種傳感器具有小型化的特點(diǎn)。它適應(yīng)于微小空間的濕度檢測(cè)。12/10/202211107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下2.浸漬式浸漬式傳感器是在基片材料上直接浸漬氯化鋰溶液構(gòu)成的3.復(fù)合式氯化鋰濕度傳感器若只采用一個(gè)傳感器件，則其檢測(cè)范圍狹窄。因此，設(shè)法將氯化鋰含量不同的幾種傳感器組合使用，使其檢測(cè)范圍能達(dá)到(20-90)％的相對(duì)濕度。氯化鋰濕度傳感器有各種型號(hào)可以對(duì)不同濕度量程進(jìn)行比較精確的測(cè)定。目前氯化鋰濕度傳感器仍有廣泛應(yīng)用。12/10/202211207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下3.復(fù)合式氯化鋰濕度傳感器若只采用一個(gè)傳感器件，則其檢測(cè)范圍12/10/202211307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20223107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度8.10半導(dǎo)體及陶瓷濕度傳感器8.10.1陶瓷濕度傳感器的分類按其制作工藝分類：有涂覆膜型、燒結(jié)體型、厚膜型、薄膜型及MOS型等。目前獲得廣泛應(yīng)用的是陶瓷濕度傳感器。12/10/202211407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.10半導(dǎo)體及陶瓷濕度傳感器8.10.1陶瓷濕度傳感器的分8.10.2涂覆膜型此類濕度敏感元件是把感濕粉料(金屬氧化物)調(diào)漿，涂覆在已制好的梳狀電極或平行電極的滑石瓷、氧化鋁或玻璃等基板上。四氧化三鐵、五氧化二釩及三氧化二鋁等濕敏元件均屬此類。其中比較典型是性能較好的是四氧化三鐵濕敏元件。但現(xiàn)在較少使用。12/10/202211507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.10.2涂覆膜型此類濕度敏感元件是把感濕粉料(金屬氧化物8.10.3燒結(jié)體型濕度傳感器1.燒結(jié)型濕度傳感器的特點(diǎn)這類元件的感濕體是通過(guò)典型的陶瓷工藝制成的。即將顆粒大小處于一定范圍的陶瓷粉料外加利于成型的結(jié)合劑和增塑劑等．用壓力軋膜，流延或注漿等方法成型，然后在適合的燒成條件下，在規(guī)定的溫度和氣氛下燒成，待冷卻清洗，復(fù)電極，裝好引線。12/10/202211607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.10.3燒結(jié)體型濕度傳感器1.燒結(jié)型濕度傳感器的特點(diǎn)12這類元件的可靠性、重現(xiàn)性等均比涂覆元件好，而且是體積導(dǎo)電，不存在表面漏電流，元件結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單。這是一類十分有發(fā)展前途的濕敏元件，其中較為成熟，且具有代表性的是：鉻酸鎂-二氧化鈦(MgCr2O4-TiO2)陶瓷濕度傳感器，五氧化二釩-二氧化鈦(V2O5-TiO2)陶瓷濕度傳感器、12/10/202211707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下這類元件的可靠性、重現(xiàn)性等均比涂覆元件好，而且是體積導(dǎo)電，不羥基磷灰石(Ca10(P04)6(OH)2)陶瓷濕度傳感器，及氧化鋅-三氧化二鉻(ZnO-Cr2O3)陶瓷濕度傳感器等。12/10/202211807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下羥基磷灰石(Ca10(P04)6(OH)2)陶瓷濕度傳感器2.MgCr2O4-TiO2陶瓷濕度傳感器在MgCr2O4-TiO2陶瓷片的兩面，設(shè)置高孔金電極，并用摻金玻璃粉將引出線與金電極燒結(jié)在一起。在半導(dǎo)體陶瓷片的外面，安放一個(gè)由鎳鉻絲燒制而成的加熱清洗圈(又稱Kathal加熱器)，以便對(duì)元件進(jìn)行經(jīng)常加熱清洗，排除有害氣氛對(duì)元件的污染。元件安放在一種高度致密的、疏水性的陶瓷基片上。為消除底座上測(cè)量電極2和3之間由于吸濕和沾污而引起的漏電，在電極2和3的四周設(shè)置了金短路環(huán).12/10/202211907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下2.MgCr2O4-TiO2陶瓷濕度傳感器在MgCr2O4-12/10/202212007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20223807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度陶瓷濕度傳感器是利用一些氧化物吸收水分子后，由于電離水的離子電導(dǎo)率變化來(lái)測(cè)定濕度。MgCr2O4系列是最早用于實(shí)用化的一種陶瓷傳感器，I型是用于低濕度的高靈敏度的；II型為全濕度范圍的，在對(duì)數(shù)尺度上大致成線性關(guān)系，當(dāng)濕度大于1％RH時(shí)就可以測(cè)量。12/10/202212107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下陶瓷濕度傳感器是利用一些氧化物吸收水分子后，由于電離水的離子由于陶瓷傳感器響應(yīng)時(shí)間較短，精度較高，有一定的抗污染能力，成本低廉，工藝簡(jiǎn)單，MgCr2O4系列濕度傳感器的不足之處是性能不夠穩(wěn)定，需要加熱清洗，這會(huì)加速陶瓷傳感器的老化，并導(dǎo)致濕度無(wú)法連續(xù)測(cè)量。可用于高溫環(huán)境(150℃)，最高承受溫度可達(dá)600℃；能用電熱反復(fù)進(jìn)行清洗．除掉吸附在陶瓷上的油霧、灰塵、等污染物，響應(yīng)速度快(一般不超過(guò)20s)；長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。12/10/202212207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下由于陶瓷傳感器響應(yīng)時(shí)間較短，精度較高，有一定的抗污染能力，成3.其它陶瓷型濕度傳感器五氧化二釩-二氧化鈦(V2O5-TiO2)陶瓷濕敏元件的電阻率幾于不隨溫度改變，老化現(xiàn)象很小，長(zhǎng)期使用后電阻率變化只有百分之幾。元件的響應(yīng)速度快，(0一100)％RH時(shí)，約10s．濕度變化土20％時(shí)，響應(yīng)時(shí)間僅2s；吸濕和脫濕時(shí)幾乎沒(méi)有濕滯現(xiàn)象。12/10/202212307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下3.其它陶瓷型濕度傳感器12/9/20224107傳感器及應(yīng)ZnO-Cr2O3陶瓷濕敏元件是不用電熱清洗的陶瓷濕敏元件。該濕敏元件的電阻率幾于不隨溫度改變，老化現(xiàn)象很小，長(zhǎng)期使用后電阻率變化只有百分之幾。元件的響應(yīng)速度快，(0-100)％RH時(shí)，約10s．濕度變化土20％時(shí)，響應(yīng)時(shí)間僅2s；吸濕和脫濕時(shí)幾乎沒(méi)有濕滯現(xiàn)象。但這些大都是研究報(bào)道，沒(méi)有正規(guī)產(chǎn)品。12/10/202212407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下ZnO-Cr2O3陶瓷濕敏元件是不用電熱清洗的陶瓷濕敏元件。8.10.4薄膜型對(duì)于氧化物半導(dǎo)體除采用陶瓷工藝制作濕度傳感器外，也可用厚膜和薄膜工藝制作濕度傳感器，主要的材料是Ta2O3和Al2O3等，

氧化鋁薄膜濕敏元件特點(diǎn)：電容式工作機(jī)制：吸附水汽后使系統(tǒng)介電常數(shù)增加，電容量隨濕度增大而增大。12/10/202212507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.10.4薄膜型對(duì)于氧化物半導(dǎo)體除采用陶瓷工藝制作濕氧化鋁薄薄傳感器結(jié)構(gòu)如右，多孔導(dǎo)電層A是用蒸發(fā)金膜制成的對(duì)面電極，它能使水蒸汽浸透氧化鋁層，B為濕敏部分，C為絕緣層(高分子絕緣膜)；D為導(dǎo)線。12/10/202212607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下氧化鋁薄薄傳感器結(jié)構(gòu)如右，12/9/20224407傳感器及優(yōu)點(diǎn)體積小，溫度范圍寬(從-111~+20℃及從+20~+60℃)，元件響應(yīng)快，在低濕下靈敏度高。缺點(diǎn)對(duì)污染敏感而影響精度，高濕時(shí)精度較差，工藝復(fù)雜，老化嚴(yán)重，穩(wěn)定性差。這種濕度傳感器在低濕度下是首選傳感器,但價(jià)格很高。據(jù)了解，美國(guó)人在集成電路中安裝的微型濕度傳感器就是薄膜氧化鋁濕度傳感器。12/10/202212707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下優(yōu)點(diǎn)12/9/20224507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及8.11有機(jī)物及高分子聚合物濕度傳感器8.11.1脹縮性有機(jī)物濕敏元件有機(jī)纖維素具有吸濕溶脹、脫濕收縮的特性。利用這種特性，將導(dǎo)電的微?；螂x子摻入其中作為導(dǎo)電材料，就可將其體積隨環(huán)境濕度的變化轉(zhuǎn)換為感濕材料電阻的變化。12/10/202212807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.11有機(jī)物及高分子聚合物濕度傳感器8.11.1脹縮性有機(jī)1.碳濕敏元件碳濕敏元件采用的感濕材料是溶脹性能較好的羥乙基纖維素(HEC)。羥乙基纖維素碳濕敏元件多采用丙烯酸塑料作為基片，采用涂刷導(dǎo)銀導(dǎo)電膠或真空鍍金、化學(xué)淀積等方法，在基片兩長(zhǎng)邊的邊緣上形成金屬電極，然后，再在其上浸涂一層由羥乙基纖維素、導(dǎo)電碳黑和潤(rùn)濕性分散劑組成的浸涂液，待溶劑蒸發(fā)后即可獲得一層具有脹縮特性的感濕膜。經(jīng)老化、標(biāo)定后即可使用．12/10/202212907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下1.碳濕敏元件碳濕敏元件采用的感濕材料是溶脹性能較好的羥乙基2.結(jié)露敏感元件在印制梳狀電極的氧化鋁基片上涂以電阻式感濕膜，感濕膜由新型樹(shù)脂和碳粒組成。該元件在低濕時(shí)幾乎沒(méi)有感濕靈敏度，而在高濕(94％RH以上)時(shí)，其阻值劇增．呈現(xiàn)開(kāi)關(guān)式阻值變化特性。12/10/202213007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下2.結(jié)露敏感元件在印制梳狀電極的氧化鋁基片上涂以電阻式感濕膜12/10/202213107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20224907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度該元件的特點(diǎn)為：(1)即使在使用中有灰塵和其它氣體產(chǎn)生的表面污染，對(duì)元件的濕度特性影響很小；(2)能夠檢測(cè)并區(qū)別結(jié)露、水分等高濕狀態(tài)(3)盡管存在滯后等因素會(huì)引起特性變化，但由于具有急劇的開(kāi)關(guān)特性，故工作點(diǎn)變動(dòng)較小；12/10/202213207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下該元件的特點(diǎn)為：12/9/20225007傳感器及應(yīng)用第8章(4)能使用直流電壓設(shè)計(jì)電路，因?yàn)槭菍?dǎo)電無(wú)極化現(xiàn)象，故可用直流電源。該元件被大量應(yīng)用于檢測(cè)磁帶機(jī)、照像機(jī)結(jié)露及小汽車玻璃窗除露等。12/10/202213307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下(4)能使用直流電壓設(shè)計(jì)電路，因?yàn)槭菍?dǎo)電無(wú)極化現(xiàn)象，8.11.2高分子聚合物薄膜濕敏元件這是70年代新發(fā)展起來(lái)的一類比較理想的濕敏元件。作為感濕材料的高分子聚合物能隨周圍環(huán)境的相對(duì)濕度大小成比例的吸附和釋放水分子。因?yàn)檫@類高分子大多是具有較小電介常數(shù)(εr＝2~7)的電介質(zhì)，而水分子偶極矩的存在大大提高了聚合物的介電常數(shù)(εr＝83)。因此將此類特性的高分子電介質(zhì)做成電容器，測(cè)定其電容量的變化，即可得出環(huán)境相對(duì)濕度。12/10/202213407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.11.2高分子聚合物薄膜濕敏元件這是70年代新發(fā)展起來(lái)的結(jié)構(gòu)12/10/202213507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下結(jié)構(gòu)12/9/20225307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及這種濕度傳感器的線性度較好，吸濕響應(yīng)時(shí)間短，一般小于5s也有短的小于1s.基感濕特性受溫度影響很小，在5~50°C范圍內(nèi)，電容溫度系數(shù)約為0.06%RH/°C12/10/202213607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下這種濕度傳感器的線性度較好，吸濕響應(yīng)時(shí)間短，一般小于5s也有目前國(guó)內(nèi)已有一些工廠在生產(chǎn)這樣濕度傳感器.世界上較有名的是芬蘭的產(chǎn)品，我國(guó)較多單位在使用這種產(chǎn)品，如12/10/202213707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下目前國(guó)內(nèi)已有一些工廠在生產(chǎn)這樣濕度傳感器.世界上較有名的是芬12/10/202213807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20225607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度12/10/202213907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20225707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度12/10/202214007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20225807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度8.12.其它一些的濕度傳感器8.12.1毛發(fā)濕度計(jì)人的毛發(fā)之類的蛋白質(zhì)，具有濕脹干縮的特性，因而利用環(huán)境濕度變化而導(dǎo)致毛發(fā)尺寸（長(zhǎng)度）變化，可以測(cè)知環(huán)境濕度的變化。例如，當(dāng)相對(duì)相對(duì)濕度由0％RH變化到100％RH時(shí)，人的頭發(fā)會(huì)伸長(zhǎng)約2.5％。12/10/202214107傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.12.其它一些的濕度傳感器8.12.1毛發(fā)濕度計(jì)12/12/10/202214207傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20226007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度通過(guò)杠桿將這種伸長(zhǎng)放大，從而轉(zhuǎn)動(dòng)指針，讀出濕度。其測(cè)試精度較差，一般誤差為±5RH％。由于這種濕度計(jì)具有直接指示、可進(jìn)行連接自動(dòng)記錄和易于轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)，所以毛發(fā)濕度計(jì)目前仍在使用。12/10/202214307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下通過(guò)杠桿將這種伸長(zhǎng)放大，從而轉(zhuǎn)動(dòng)指針，讀出濕度。12/9/8.12.2干濕球濕度計(jì)

用二支刻度相同的度溫度計(jì)，其中一支溫度計(jì)的測(cè)溫端用浸水的紗布濕潤(rùn)；由于濕端的水分會(huì)不斷的蒸發(fā)而吸熱，所以干、濕溫度計(jì)上將有溫差。這是一個(gè)熱力學(xué)平衡過(guò)程，可以根據(jù)測(cè)試的溫度和二支溫度計(jì)的溫度差查表，即可得相對(duì)濕度。只要溫度測(cè)定精確，通過(guò)查表，可以得到很精確的相對(duì)濕度。12/10/202214407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.12.2干濕球濕度計(jì)用二支刻度相同的度溫度計(jì)，其中一支12/10/202214507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20226307傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度12/10/202214607傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20226407傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度12/10/202214707傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下12/9/20226507傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度目前用熱敏電阻替代干濕球，將二個(gè)熱敏電阻接在電橋上，取出各自的電信號(hào)后，經(jīng)與電腦或單片機(jī)中存儲(chǔ)的濕度表信息比較后，就可以測(cè)量或控制濕度；這種裝制稱電子干濕度計(jì)，已經(jīng)在養(yǎng)殖場(chǎng)和苗圃中得到使用。12/10/202214807傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下目前用熱敏電阻替代干濕球，12/9/20226607傳感器及8.12.3石英振動(dòng)式濕度傳感器

石英振子作為頻率源廣泛被用于檢測(cè)儀器、通訊裝置及計(jì)時(shí)等領(lǐng)域。石英振子的共振頻率取決于石英的形狀、切割方向、表面狀態(tài)和電極共振系統(tǒng)的負(fù)載。當(dāng)石英振子的表面吸附水蒸氣后，它的振動(dòng)頻率將發(fā)生變化，從而可以進(jìn)行濕度測(cè)定。12/10/202214907傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.12.3石英振動(dòng)式濕度傳感器石英振子作為頻率源廣泛被用112/10/202215007傳感器及應(yīng)用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下