傳感器與智能檢測(cè)技術(shù) 課件4.2 濕敏傳感器

一、濕度概念及其測(cè)量方式1、濕度概念--空氣中水蒸汽的含量。（1）絕對(duì)濕度單位體積空間內(nèi)所含有水蒸汽的質(zhì)量。（密度）（2）相對(duì)濕度空氣中實(shí)際所含水蒸汽的分壓和同溫度下飽和水蒸汽分壓的百分比。4.2濕敏傳感器濕度對(duì)電子元件的影響

當(dāng)環(huán)境的相對(duì)濕度增大時(shí)，物體表面就會(huì)附著一層水膜，并滲入材料內(nèi)部。這不僅降低了絕緣強(qiáng)度，還會(huì)造成漏電、擊穿和短路現(xiàn)象；潮濕還會(huì)加速金屬材料的腐蝕并引起有機(jī)材料的霉?fàn)€。濕度傳感器的分類

1、半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻通常是用兩種以上的金屬氧化物半導(dǎo)體材料混合燒結(jié)而成的多孔陶瓷。分為負(fù)特性濕敏半導(dǎo)體陶瓷、正特性濕敏半導(dǎo)體陶瓷。二、典型濕度傳感器2、氯化鋰濕敏電阻

氯化鋰濕敏電阻是利用吸濕性鹽類潮解,離子電導(dǎo)率發(fā)生變化而制成的測(cè)濕元件。 結(jié)構(gòu)如圖所示,由引線、基片、感濕層與電極組成。特點(diǎn)：滯后小,不受測(cè)試環(huán)境風(fēng)速影響,檢測(cè)精度高達(dá)±５%,但其耐熱性差,器件性能的重復(fù)性不理想,使用壽命短。

高分子介質(zhì)吸濕（吸附水分子）后，其介電常數(shù)發(fā)生變化，電容值（C=εA/d）變化（增加）。由于高分子薄膜做得很薄，能迅速吸濕和脫濕，響應(yīng)性能優(yōu)良，根據(jù)電容量的變化可測(cè)得相對(duì)濕度。3、高分子薄膜電容濕敏傳感器負(fù)特性濕敏半導(dǎo)瓷正特性濕敏半導(dǎo)瓷20406080100103104105106107108相對(duì)濕度/%R/Ω4.2.3選型和注意事項(xiàng)（1）電阻一濕度特性（2）電阻—溫度特性

是在不同的溫度環(huán)境下，測(cè)量陶瓷濕度傳感器的電阻—濕度特性。從圖可見(jiàn)，從20℃到80℃各條曲線的變化規(guī)律基本一致，具有負(fù)溫度系數(shù)，其感濕負(fù)溫度系數(shù)為–0.38％RH／℃。如果要求精確的濕度測(cè)量，需要對(duì)濕度傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償。20406080100103104105106107108相對(duì)濕度/%20℃40℃60℃80℃R/ΩMgCr2O4-TiO2系濕度傳感器的電阻—溫度特性MgCr2O4-TiO2系濕度傳感器的時(shí)間響應(yīng)特性20406080100010203094%RH50%RH1%RH50%RH

t/s%RH（3）響應(yīng)時(shí)間

響應(yīng)時(shí)間特性如圖。根據(jù)響應(yīng)時(shí)間的規(guī)定，從圖中可知，響應(yīng)時(shí)間小于10s。（4）精確度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性濕度傳感器的精度應(yīng)達(dá)到±2%~±5%RH，±2%~±3%RH為佳；年漂移量一般都在±2%左右，1%為佳；實(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時(shí)間一長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生老化，精度下降。一、簡(jiǎn)介濕敏電容HS1101/HS1101LF傳感器基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的濕敏電容元件。全互換性，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正，長(zhǎng)時(shí)間飽和下快速脫濕，可以自動(dòng)化焊接，包括波峰焊，高可靠性與長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性，專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，可用于線性電壓或頻率輸出回路，快速反應(yīng)時(shí)間快。二、主要參數(shù)（1）基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)（2）高精度：±2%RH，極好的線形輸出（3）寬量程：1~99%RH，寬工作溫度范圍

–60~140℃(HS1101LF)，–40~100℃(HS1101)（4）濕度輸出受溫度影響極小，常溫使用無(wú)須溫度補(bǔ)償（5）響應(yīng)時(shí)間5秒，抗結(jié)露，浸水或結(jié)露后10秒鐘迅速恢復(fù)（6）抗靜電，防灰塵，有效抵抗各種腐蝕性氣體物質(zhì)（7）長(zhǎng)期穩(wěn)定性及可靠性，年漂移量0.5%RH/年（8）互換性好（9）電容與濕度變化0.31pf/%RH(HS1101LF)，

0.3431pf/%RH(HS1101),典型值180pf@55%RH濕敏電容HS1101/HS1101LF濕度傳感器EXTENSION:濕敏傳感器應(yīng)用電路圖4.2.2直讀式濕度計(jì)（電橋電路）圖4.2.3陶瓷濕度傳感器（歐姆定律電路）4.2.4濕敏傳感器應(yīng)用圖4.2.4帶溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y(cè)量電路EXTENSION:濕敏傳感器應(yīng)用電路露點(diǎn)

降低溫度會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。露點(diǎn)與農(nóng)作物