濕度傳感器的應(yīng)用、原理、分類、及性能參數(shù)：

一、濕度傳感器的應(yīng)用

濕度與人類的生活密切相關(guān)，任何行業(yè)的都離不開空氣，而空氣的濕度又與工作、生活、生產(chǎn)有直接聯(lián)系，使?jié)穸鹊谋O(jiān)測與控制越來越顯得重要。應(yīng)用領(lǐng)域不同，對濕度傳感器的技術(shù)要求也不同。從制造角度看，同是濕度傳感器，但是原理、材料、結(jié)構(gòu)，工藝各不相同．其性能和技術(shù)指標有很大差異，因而價格也相差甚遠。濕度傳感器的應(yīng)用主要有以下幾個方面：

1）氣候監(jiān)測天氣測量和預(yù)報對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事及人民生活和科學實驗等方面都有重要意義，因而濕度傳感器是的測濕設(shè)備。

2）溫室養(yǎng)殖現(xiàn)代農(nóng)林畜牧各產(chǎn)業(yè)都有相當數(shù)量的溫室，溫室的濕度控制與溫度控制同樣重要，把濕度控制在農(nóng)作物、樹木、畜禽等生長適宜的范圍，是減少病蟲害、提高產(chǎn)量的條件之一。

3）工業(yè)生產(chǎn)　在紡織、電子、精密機器、陶瓷工業(yè)等部門，空氣濕度直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，必須有效地進行監(jiān)測調(diào)控。

4）物品儲藏　各種物品對環(huán)境均有一定的適應(yīng)性。濕度過高過低均會使物品喪失原有性能。如在高濕度地區(qū)，電子產(chǎn)品在倉庫的損害嚴重，非金屬零件會發(fā)霉變質(zhì)，金屬零件會腐蝕生銹。

5）精密儀器的使用保護　許多精密儀器、設(shè)備對工作環(huán)境要求較高，環(huán)境濕度必須控制在一定范圍內(nèi)，以保證它們的正常工作，提高工作效率及可靠性。如電話程控交換機工作濕度在55 %-10 %較好。溫度過高會影響絕緣性能，過低又易產(chǎn)生靜電，影響正常工作。賀德克傳感器HDA-4745-A-016-000價格好

二、濕度傳感器的原理

濕度包括氣體的濕度和固體的濕度。氣體的濕度是指大氣中水蒸氣的含量，度量方法有絕對濕度，即每立方米氣體在標況下（0℃，1大氣壓）所含有的水蒸氣的重量，即水蒸氣密度；相對濕度，即一定體積氣體中實際含有的水蒸氣分壓與相同溫度下該氣體所能包含的最大水蒸氣分壓之比；或含濕量，即每㎏干空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量。其中相對濕度是常用的。固體的濕度是物質(zhì)中所含水分的百分數(shù)，即物質(zhì)中所含水分的質(zhì)量與其總質(zhì)量之比。

利用水分子有較大的偶極矩，因而易于吸附在固體表面并滲透到固體內(nèi)部的特性制成的澤天濕度傳感器稱為水分子親和力型濕度傳感器，其測量原理在于感濕材料吸濕或脫濕過程改變其自身的性能從而構(gòu)成不同類型的澤天濕度傳感器；把與水分子親和力無關(guān)的濕度傳感器稱為非水分子親和力型傳感器，其主要的測量原理有：利用潮濕空氣和干燥空氣的熱傳導(dǎo)之差來測定濕度；利用微波在含水蒸汽的空氣中傳播，水蒸汽吸收微波使其產(chǎn)生一定的能量損耗，傳輸損耗的能量與環(huán)境空氣中的濕度有關(guān)以此來測定濕度；利用水蒸汽能吸收特定波長的紅外線來測定空氣中的濕度。賀德克傳感器HDA-4745-A-016-000價格好

氯化鋰是一種在大氣中不分解、不揮發(fā)，也不變質(zhì)而具有穩(wěn)定的離子型無機鹽類。其吸濕量與空氣相對濕度成一定函數(shù)關(guān)系，隨著空氣相對濕度的增減變化，氯化鋰吸濕量也隨之變化。當氯化鋰溶液吸收水汽后，使導(dǎo)電的離子數(shù)增加，因此導(dǎo)致電阻的降低；反之，則使電阻增加。這種將空氣相對濕度轉(zhuǎn)換為其電阻值的測量方法稱為吸濕法濕度測量。氯化鋰電阻濕度計的傳感器就是根據(jù)這一原理工作的。

三、濕度傳感器的分類

濕度傳感器從測量的濕度范圍可以分為高濕型（大于70%RH）、低濕型（小于40%RH）、全濕型（0～100%RH）；根據(jù)敏感方案是否基于水分子的極性吸附特性，可以把濕度傳感器分為水分子親和力型和非水分子親和力型。根據(jù)濕敏材料的不同可以對水分子親和力型濕度傳感器進一步分類；根據(jù)測量原理的不同可以對非水分子親和力型濕度傳感器進一步分類。

1、水分子親和力型濕度傳感器

根據(jù)使用材料的不同，水分子親和力型濕度傳感器分為以下四類

1）電解質(zhì)型：以氯化鋰為例，它在絕緣基板上制作一對電極，涂上氯化鋰鹽膠膜。氯化鋰極易潮解，并產(chǎn)生離子導(dǎo)電，隨濕度升高而電阻減小。

2）陶瓷型：一般以金屬氧化物為原料，通過陶瓷工藝，制成一種多孔陶瓷。利用多孔陶瓷的阻值對空氣中水蒸氣的敏感特性而制成。

3）高分子型：在絕緣基板上通過涂覆或者旋轉(zhuǎn)涂膜儀附上一層有機高分子感濕膜制備成濕敏元件。其基本特點是材料來源廣泛、制作工藝簡單、無需加熱清洗、適于批量生產(chǎn)，應(yīng)用范圍廣，實用性強。另外，其性能優(yōu)異，可用于較寬濕度范圍的測量，濕滯回差小、響應(yīng)速度快、溫度系數(shù)小、使用壽命長。在高分子型濕度傳感器的研究領(lǐng)域，聚合物電解質(zhì)由于其特殊的一些優(yōu)點比如：容易加工、價格低廉、響應(yīng)快而且靈敏度高而被研究者在過去的幾年中廣泛關(guān)注。然而其不足之處是由于其在水中的可溶性而使其在應(yīng)用時在高濕度下會影響其濕敏性質(zhì)。

4）單晶半導(dǎo)體型：所用材料主要是硅單晶，利用半導(dǎo)體工藝制成。制成二極管濕敏器件和MOSFET濕度敏感器件等。其特點是易于和半導(dǎo)體電路集成在一起。

2、非水分子親和力型濕度傳感器

利用潮濕空氣和干燥空氣的熱傳導(dǎo)之差來測定濕度，可以制成熱敏電阻式濕度傳感器；利用微波或超聲波在含水蒸汽的空氣中傳播時，傳輸損耗的能量與環(huán)境空氣中的濕度的相關(guān)性來測定濕度，可以制成微波或超聲波濕度傳感器；利用水蒸汽能吸收特定波長的紅外線來測定空氣中的濕度，可以制成紅外吸收式濕度傳感器。

從濕度的敏感材料的不同可分為：半導(dǎo)體氧化物、高分子材料、多孔的有機或無機材料等。濕敏元件是簡單濕度傳感器，主要有電阻式和電容式兩大類：

1）電阻式濕敏傳感器

濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。濕敏電阻的優(yōu)點是靈敏度高，缺點則是線性度和產(chǎn)品的互換性差。濕敏電阻的種類很多，例如金屬氧化物濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。其濕敏材料以多孔陶瓷種類最多。

2）電容式濕敏傳感器

濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酞亞胺、酪酸醋酸纖維等。當環(huán)境濕度發(fā)生改變時，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。濕敏電容的主要優(yōu)點是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應(yīng)速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現(xiàn)小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。

除電阻式、電容式濕敏傳感器之外，還有電解質(zhì)離子型濕敏傳感器、重量型濕敏傳感器（利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率）、石英振子式濕敏傳感器、光強型濕敏傳感器、聲表面波濕敏傳感器等。

無論哪種形式的濕敏傳感器，其產(chǎn)品的基本形式都是在基片上涂覆感濕材料形成感濕膜?？諝庵械乃魵馕接诟袧癫牧虾?，引起元件的質(zhì)量、阻抗、介電常數(shù)等參數(shù)發(fā)生變化，從而制成濕敏元件。因此，傳統(tǒng)的濕敏傳感器還存在著以下一些問題：

1）長期穩(wěn)定性差。在檢測環(huán)境濕度時，濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中，很容易被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性。

2）傳感器的互換性差，對氣體的選擇性也較差。

3）校準和標定的時間長而復(fù)雜。因為此類傳感器的輸出信號通常是非線性的，這使得定標有一定困難。

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