07傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下課件

07傳感器及應用

第8章氣體傳感器與濕度傳感器-（下）9/17/2023107傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下07傳感器及應用

第8章氣體傳感器與濕度傳感器-（下）8/48.8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影響燃燒過程中工作物的效率、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，在運輸和貯藏期間物品的保存，應對濕度加以控制在國防、軍工、工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)等方面也有對濕度的測控要求9/17/2023207傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.8濕度傳感器概述8/4/2023207傳感器及應用第8章由于濕度對天然纖維和合成纖維有影響，因此在紡織工業(yè)、造紙和印刷過程中都須對濕度嚴格控制在工業(yè)生產(chǎn)中，濕度的測控直接關系到產(chǎn)品的質量，精密儀器、半導體集成電路與元件的制造場所，濕度的測控就顯得更為重要天氣預報、農(nóng)作物生長等也與濕度密切相關9/17/2023307傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下由于濕度對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，對軍用倉庫必須對溫度和濕度進行自動檢測與控制集成電路的失效與濕度關系很大為確保軍用電子的可靠性，美國人將微濕度傳感器與集成電路封裝在一起，監(jiān)測其早期失效濕度的測量是計量中的難點之一，它的準確程度受氣壓、溫度等因素的影響，目前有二、三十種測量方法9/17/2023407傳感器及應用第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，對軍用倉庫必須對含有水氣的空氣是一種混合氣體，對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：相對濕度與絕對濕度，露點質量百分比、體積百分比等三種。8.8.2濕度的表示方法

9/17/2023507傳感器及應用第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，對空氣中水氣的含量的定量描述稱1.相對濕度和絕對濕度（1）絕對濕度絕對濕度

表示單位體積內(nèi)空氣里所含的水蒸氣的質量，可表示為其中V為測量空氣的體積，MV為水蒸氣的重量。9/17/2023607傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下1.相對濕度和絕對濕度8/4/2023607傳感器及應用第8（2）相對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，稱相對濕度，其表示式為9/17/2023707傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（2）相對濕度水蒸氣壓是指在一定溫度條件下，混合氣體（空氣）在濕度測量中一般采用相對濕度，表示為％RH因為在實際生活中，許多與濕度有關的現(xiàn)象，如水分蒸發(fā)的快慢，人體的自我感覺空氣的干濕程度等，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9/17/2023807傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下在濕度測量中一般采用相對濕度，表示為％RH8/4/202383.露（霜）點

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空氣的溫度下降到某一溫度時，空氣中的水蒸氣壓與該溫度下的水的飽和蒸氣相等，這時的相對濕度為100％RH，9/17/2023907傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下3.露（霜）點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化，凝結為露珠，這時的溫度稱空氣的露點。如果露點的溫度低于0oC，水蒸氣將結霜，這時的溫度稱霜點。通常霜點與露點不予區(qū)分，統(tǒng)稱為露點。空氣中水蒸氣壓越小，露點就越低，因此可以用露點表示空氣的濕度。露點與相對濕度的關系如圖所示。9/17/20231007傳感器及應用第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化，凝結為露珠，這時的溫度稱空氣的露

圖3.2.19/17/20231107傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下圖3.2.18/4/20231107傳感器及應用第8章氣體4.質量百分比與體積百分比

質量為M的混合氣體中，若含有水蒸氣的質量為m，則質量百分比為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％體積百分比常用來表示低濕度系統(tǒng)。9/17/20231207傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下4.質量百分比與體積百分比質量為M的混合氣體中，若含有水5.濕度傳感器的分類9/17/20231307傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下5.濕度傳感器的分類8/4/20231307傳感器及應用第86.對濕度傳感器的要求（1）不同領域對濕度傳感器的要求不同的濕度測量和控制領域，對濕度傳感器的要求并不相同民用方面的要求是價格低廉，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在高溫環(huán)境中，則要求濕度傳感器在高溫下可靠地工作9/17/20231407傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下6.對濕度傳感器的要求8/4/20231407傳感器及應用（2）對濕度傳感器的共同要求對水蒸氣靈敏度高，受其它氣體干擾小，有好的選擇性濕滯小，重復性好，測濕可靠工作溫區(qū)寬，溫度變化（溫度系數(shù)）小響應速度快，維護方便，價格低廉體積小，重量輕，壽命長9/17/20231507傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（2）對濕度傳感器的共同要求8/4/20231507傳感器及因為大氣中水蒸氣的含量與空氣相比是相當微小的，這些水分在濕敏元件的表面難于均勻分布。所以重復性、和可靠性都比較差的。實際上，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系。就目前的情況來說，一般少于3~5年，有的濕度傳感器的使用壽命只有幾個月。濕度是較難測準的物理參數(shù)之一。9/17/20231607傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下因為大氣中水蒸氣的含量與空氣相比是相當微小的，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）濕度量程保證一個濕敏器件能夠正常工作所允許環(huán)境相對濕度可以變化的最大范圍，稱為這個濕敏元件的濕度量程。濕度量程越大，其實際使用價值越大。理想的濕敏元件的使用范圍應當是

0-100％RH的全量程。9/17/20231707傳感器及應用第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)境相對濕度變化的關系曲線，稱為該元件的感濕特征量——相對濕度特性曲線，簡稱感濕特性曲線。人們希望特性曲線應當在全量程上是連續(xù)的，曲線各處斜率相等，即特性曲線呈直線。9/17/20231807傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（2）感濕特征量-相對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．用一組對應濕度的電阻比

R1%／R20%，R1%／R40%，R1%／R60

%，R1%／R80%及R1%／R100%表示對應濕度下的靈敏度。9/17/20231907傳感器及應用第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，它直接給測量帶來誤差。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)境相對濕度隨環(huán)境溫度的變化率。9/17/20232007傳感器及應用第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濕誤差。T為絕對濕度，K為元件的特征量，α為濕度溫度系數(shù)。當濕度傳感器的α=0.3RH%/oC如果環(huán)境溫度變化20oC，引起濕度傳感器的相對誤差為6RH%。9/17/20232107傳感器及應用第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）響應時間響應時間反映濕敏元件在相對濕度變化時輸出特征量隨相對濕度變化的快慢程度。一般規(guī)定為響應相對濕度變化量的63％時所需要的時間。9/17/20232207傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下（5）響應時間響應時間反映濕敏元件在相對濕度變化時輸出特征量各種濕敏元件吸濕和脫濕的響應時間各不相同，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成的回線來表示，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9/17/20232307傳感器及應用第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時間各不相同，而且吸濕和脫濕的特8.9電解質濕度傳感器8.9.1電介質濕度傳感器的工作機理和類型電解質的水溶液（或熔融態(tài)）具有導電能力，導電載流子是帶電荷的正、負離子。當電介質吸附水氣后，離子濃度發(fā)生變化因而其電導將發(fā)生相應的改變。由電介質電導的變化可以測定濕度。電介質傳感器有氯化鋰和高分子電介質型兩大類，其中以氯化鋰濕度傳感器較為成熟。9/17/20232407傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.9電解質濕度傳感器8.9.1電介質濕度傳感器的工作機理和

8.9.2氯化鋰傳感器的組成在絕緣基板上制作一對金屬電極，其上面再涂覆一層電解質溶液，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。9/17/20232507傳感器及應用第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8/4/20232507傳感器可以根據(jù)電阻的大小來測定空氣中濕度的大小。LiCl（氯化鋰）飽和水溶液25

C時的平衡蒸汽壓低，僅為12％RH。與之相比，NaCl飽和水溶液25

C時的平衡蒸氣壓是76％RH。因此LiCl飽和水溶液具有很強的吸濕能力。電解質系濕度傳感器有登莫式與浸漬式兩大類。9/17/20232607傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下可以根據(jù)電阻的大小來測定空氣中濕度的大小。8/4/202328.9.3電介質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)過適當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。9/17/20232707傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.9.3電介質濕度傳感器的主要類型8/4/202327079/17/20232807傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8/4/20232807傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳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成的。這類傳感器的浸漬基片材料為天然樹皮。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。它適應于微小空間的濕度檢測。9/17/20232907傳感器及應用第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成的3.復合式氯化鋰濕度傳感器若只采用一個傳感器件，則其檢測范圍狹窄。因此，設法將氯化鋰含量不同的幾種傳感器組合使用，使其檢測范圍能達到(20-90)％的相對濕度。氯化鋰濕度傳感器有各種型號可以對不同濕度量程進行比較精確的測定。目前氯化鋰濕度傳感器仍有廣泛應用。9/17/20233007傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下3.復合式氯化鋰濕度傳感器若只采用一個傳感器件，則其檢測范圍9/17/20233107傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8/4/20233107傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳8.10半導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、燒結體型、厚膜型、薄膜型及MOS型等。目前獲得廣泛應用的是陶瓷濕度傳感器。9/17/20233207傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.10半導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。9/17/20233307傳感器及應用第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燒結體型濕度傳感器1.燒結型濕度傳感器的特點這類元件的感濕體是通過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，復電極，裝好引線。9/17/20233407傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.10.3燒結體型濕度傳感器1.燒結型濕度傳感器的特點8/這類元件的可靠性、重現(xiàn)性等均比涂覆元件好，而且是體積導電，不存在表面漏電流，元件結構也簡單。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、9/17/20233507傳感器及應用第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。9/17/20233607傳感器及應用第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，設置高孔金電極，并用摻金玻璃粉將引出線與金電極燒結在一起。在半導體陶瓷片的外面，安放一個由鎳鉻絲燒制而成的加熱清洗圈(又稱Kathal加熱器)，以便對元件進行經(jīng)常加熱清洗，排除有害氣氛對元件的污染。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的四周設置了金短路環(huán).9/17/20233707傳感器及應用第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MgCr2O4-9/17/20233807傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8/4/20233807傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳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率變化來測定濕度。MgCr2O4系列是最早用于實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，在對數(shù)尺度上大致成線性關系，當濕度大于1％RH時就可以測量。9/17/20233907傳感器及應用第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時間較短，精度較高，有一定的抗污染能力，成本低廉，工藝簡單，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，這會加速陶瓷傳感器的老化，并導致濕度無法連續(xù)測量。可用于高溫環(huán)境(150℃)，最高承受溫度可達600℃；能用電熱反復進行清洗．除掉吸附在陶瓷上的油霧、灰塵、等污染物，響應速度快(一般不超過20s)；長期穩(wěn)定性好。9/17/20234007傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下由于陶瓷傳感器響應時間較短，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，長期使用后電阻率變化只有百分之幾。元件的響應速度快，(0一100)％RH時，約10s．濕度變化土20％時，響應時間僅2s；吸濕和脫濕時幾乎沒有濕滯現(xiàn)象。9/17/20234107傳感器及應用第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8/4/20234107傳感器及應用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，長期使用后電阻率變化只有百分之幾。元件的響應速度快，(0-100)％RH時，約10s．濕度變化土20％時，響應時間僅2s；吸濕和脫濕時幾乎沒有濕滯現(xiàn)象。但這些大都是研究報道，沒有正規(guī)產(chǎn)品。9/17/20234207傳感器及應用第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薄膜型對于氧化物半導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：電容式工作機制：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。9/17/20234307傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.10.4薄膜型對于氧化物半導體除采用陶瓷工藝制作濕氧化鋁薄薄傳感器結構如右，多孔導電層A是用蒸發(fā)金膜制成的對面電極，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為導線。9/17/20234407傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下氧化鋁薄薄傳感器結構如右，8/4/20234407傳感器及應優(yōu)點體積小，溫度范圍寬(從-111~+20℃及從+20~+60℃)，元件響應快，在低濕下靈敏度高。缺點對污染敏感而影響精度，高濕時精度較差，工藝復雜，老化嚴重，穩(wěn)定性差。這種濕度傳感器在低濕度下是首選傳感器,但價格很高。據(jù)了解，美國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。9/17/20234507傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下優(yōu)點8/4/20234507傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕8.11有機物及高分子聚合物濕度傳感器8.11.1脹縮性有機物濕敏元件有機纖維素具有吸濕溶脹、脫濕收縮的特性。利用這種特性，將導電的微?；螂x子摻入其中作為導電材料，就可將其體積隨環(huán)境濕度的變化轉換為感濕材料電阻的變化。9/17/20234607傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.11有機物及高分子聚合物濕度傳感器8.11.1脹縮性有機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，采用涂刷導銀導電膠或真空鍍金、化學淀積等方法，在基片兩長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、導電碳黑和潤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、標定后即可使用．9/17/20234707傳感器及應用第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，感濕膜由新型樹脂和碳粒組成。該元件在低濕時幾乎沒有感濕靈敏度，而在高濕(94％RH以上)時，其阻值劇增．呈現(xiàn)開關式阻值變化特性。9/17/20234807傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下2.結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9/17/20234907傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8/4/20234907傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳該元件的特點為：(1)即使在使用中有灰塵和其它氣體產(chǎn)生的表面污染，對元件的濕度特性影響很??；(2)能夠檢測并區(qū)別結露、水分等高濕狀態(tài)(3)盡管存在滯后等因素會引起特性變化，但由于具有急劇的開關特性，故工作點變動較?。?/17/20235007傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下該元件的特點為：8/4/20235007傳感器及應用第8章氣(4)能使用直流電壓設計電路，因為是導電無極化現(xiàn)象，故可用直流電源。該元件被大量應用于檢測磁帶機、照像機結露及小汽車玻璃窗除露等。9/17/20235107傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下(4)能使用直流電壓設計電路，因為是導電無極化現(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)境的相對濕度大小成比例的吸附和釋放水分子。因為這類高分子大多是具有較小電介常數(shù)(εr＝2~7)的電介質，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做成電容器，測定其電容量的變化，即可得出環(huán)境相對濕度。9/17/20235207傳感器及應用第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)展起來的結構9/17/20235307傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下結構8/4/20235307傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕這種濕度傳感器的線性度較好，吸濕響應時間短，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/°C9/17/20235407傳感器及應用第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，吸濕響應時間短，一般小于5s也有目前國內(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，我國較多單位在使用這種產(chǎn)品，如9/17/20235507傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下目前國內(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9/17/20235607傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8/4/20235607傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳9/17/20235707傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8/4/20235707傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳9/17/20235807傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8/4/20235807傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳8.12.其它一些的濕度傳感器8.12.1毛發(fā)濕度計人的毛發(fā)之類的蛋白質，具有濕脹干縮的特性，因而利用環(huán)境濕度變化而導致毛發(fā)尺寸（長度）變化，可以測知環(huán)境濕度的變化。例如，當相對相對濕度由0％RH變化到100％RH時，人的頭發(fā)會伸長約2.5％。9/17/20235907傳感器及應用第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8/49/17/20236007傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8/4/20236007傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳通過杠桿將這種伸長放大，從而轉動指針，讀出濕度。其測試精度較差，一般誤差為±5RH％。由于這種濕度計具有直接指示、可進行連接自動記錄和易于轉換等優(yōu)點，所以毛發(fā)濕度計目前仍在使用。9/17/20236107傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下通過杠桿將這種伸長放大，從而轉動指針，讀出濕度。8/4/28.12.2干濕球濕度計

用二支刻度相同的度溫度計，其中一支溫度計的測溫端用浸水的紗布濕潤；由于濕端的水分會不斷的蒸發(fā)而吸熱，所以干、濕溫度計上將有溫差。這是一個熱力學平衡過程，可以根據(jù)測試的溫度和二支溫度計的溫度差查表，即可得相對濕度。只要溫度測定精確，通過查表，可以得到很精確的相對濕度。9/17/20236207傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.12.2干濕球濕度計用二支刻度相同的度溫度計，其中一支9/17/20236307傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8/4/20236307傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳9/17/20236407傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8/4/20236407傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳9/17/20236507傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8/4/20236507傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳目前用熱敏電阻替代干濕球，將二個熱敏電阻接在電橋上，取出各自的電信號后，經(jīng)與電腦或單片機中存儲的濕度表信息比較后，就可以測量或控制濕度；這種裝制稱電子干濕度計，已經(jīng)在養(yǎng)殖場和苗圃中得到使用。9/17/20236607傳感器及應用第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，8/4/20236607傳感器及應8.12.3石英振動式濕度傳感器

石英振子作為頻率源廣泛被用于檢測儀器、通訊裝置及計時等領域。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)的負載。當石英振子的表面吸附水蒸氣后，它的振動頻率將發(fā)生變化，從而可以進行濕度測定。9/17/20236707傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下8.12.3石英振動式濕度傳感器石英振子作為頻率源廣泛被用19/17/20236807傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下18/4/20236807傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度在干燥的空氣中，對于10MHz，AT切割的振子，其阻抗為50

，但在結露狀態(tài)就會變成200

以上。將石英振子安裝在致冷元件上，當制冷到露點溫度時表面開始結霜，振子的頻率發(fā)生變化，使共振阻抗增加，這時的溫度可由溫度傳感器測定，從而也確定了露點。9/17/20236907傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下在干燥的空氣中，對于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量是比較困難的，一般的濕度測量儀的精度為5%RH左右，要達到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，但實際使用時重要的是量程、精度、響應時間、工作溫度及穩(wěn)定性。9/17/20237007傳感器及應用第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量是比較困難的，8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，較小的響應時間，缺點是非線性系數(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時間，線性度好，電路相對要簡單一些。9/17/20237107傳感器及應用第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。8/4/20237高分子濕度傳感器的穩(wěn)定性好，但壽命不太長，如在較干凈的環(huán)境使用，壽命可達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，一般可達5年左右。9/17/20237207傳感器及應用第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，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?40

C~+70

C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70

C~100

C溫度范圍測量濕度，通常只能用陶瓷濕度傳感器。高于100

C以上溫度測濕，一般不用相對濕度來表示，而是用絕對濕度，目前國際上在都采用陶瓷濕度傳感器來測量高溫下的絕對濕度。9/17/20237307傳感器及應用第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：8/4/20237307傳感對于極低的濕度，通常也不能用相對濕度，而是用露點或體積百分數(shù)來表示濕度。一般稱露點低于-20

C為低濕度，這時高分子濕度傳感器與陶瓷濕度傳感器都不能使用，只能用露點儀或石英振動式濕度傳感器。9/17/20237407傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下對于極低的濕度，通常也不能用相對濕度，而是用露點或體積百分數(shù)濕度傳感器應用領域很寬，在各種不同使用場合，對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，因此在實際使用時，需要合理地選擇適當?shù)膫鞲衅?。在倉庫的濕度監(jiān)測方面例如糧食和軍械彈藥庫，濕度的變化范圍寬，精度要求不是很高，而對穩(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。9/17/20237507傳感器及應用第8章氣體傳感器及濕度傳感器-下濕度傳感器應用領域很寬，在各種不同使用場合，對各類濕度傳感器第8