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1、1湿度传感器湿度传感器应用领域：应用领域：精密仪器、半导体集成电路与元器件生产，精密仪器、半导体集成电路与元器件生产，气象预报、医疗卫生、食品加工等行业。气象预报、医疗卫生、食品加工等行业。湿度传感器依据使用材料分类：湿度传感器依据使用材料分类：电电解解质质型型：氯氯化化锂锂为为例例，在在绝绝缘缘基基板板上上制制作作一一对对电电极极，涂涂上上氯氯化化锂锂盐盐胶胶膜膜。氯氯化化锂锂极极易易潮潮解解，并并产产生生离离子子导导电电，随湿度升高而电阻减小。随湿度升高而电阻减小。陶陶瓷瓷型型：一一般般以以金金属属氧氧化化物物为为原原料料，制制成成多多孔孔陶陶瓷瓷。利利用多孔陶瓷的阻值对空气中水蒸气的敏感
2、特性而制成。用多孔陶瓷的阻值对空气中水蒸气的敏感特性而制成。高高分分子子型型：在在玻玻璃璃等等绝绝缘缘基基板板上上蒸蒸发发梳梳状状电电极极，通通过过浸浸渍或涂覆，使其在基板上附着一层有机高分子感湿膜。渍或涂覆，使其在基板上附着一层有机高分子感湿膜。单晶半导体型单晶半导体型：所用材料主要是硅单晶，制成二极管湿：所用材料主要是硅单晶，制成二极管湿敏器件，其特点是易于和半导体电路集成在一起。敏器件，其特点是易于和半导体电路集成在一起。 234一、湿度表示法一、湿度表示法湿度：湿度：空气中含有水蒸气的量。空气中含有水蒸气的量。 主主要要有有质质量量百百分分比比、体体积积百百分分比比、相相对对湿湿度度和
3、和绝绝对对湿湿度度、露点露点(霜点霜点)等表示法。等表示法。 1 1、质量百分比和体积百分比、质量百分比和体积百分比 质质量量为为M的的混混合合气气体体中中，若若含含水水蒸蒸气气的的质质量量为为m，则则质量百分比为：质量百分比为：v/V100这两种方法统称为水蒸气百分含量法。这两种方法统称为水蒸气百分含量法。m/M100 在体积为在体积为V的混合气体中，若含水蒸气的体积为的混合气体中，若含水蒸气的体积为v，则体积百分比为：则体积百分比为：5 2 2、相对湿度和绝对湿度、相对湿度和绝对湿度 水水蒸蒸气气压压：在在一一定定的的温温度度条条件件下下，混混合合气气体体中中的的水水蒸蒸气分压气分压(p)
4、。 饱饱和和蒸蒸气气压压：在在同同一一温温度度下下，混混合合气气体体中中所所含含水水蒸蒸气气分压的最大值分压的最大值(ps)。温度越高，饱和水蒸气压越大。温度越高，饱和水蒸气压越大。 相相对对湿湿度度：在在某某一一温温度度下下，水水蒸蒸气气压压同同饱饱和和蒸蒸气气压压的的百分比。百分比。 绝对湿度：绝对湿度：单位体积内，空气里所含水蒸气的质量。单位体积内，空气里所含水蒸气的质量。m水蒸气质量；水蒸气质量；V空气的总体积；空气的总体积；v绝对湿度。绝对湿度。 如如果果把把待待测测空空气气看看作作是是由由水水蒸蒸气气和和干干燥燥空空气气组组成成的的二二元元理想混合气体，理想混合气体，P：空气中水蒸
5、气分压；：空气中水蒸气分压；M：水蒸气的摩尔质量：水蒸气的摩尔质量R：理想气体常数；：理想气体常数； T：空气的绝对温度。：空气的绝对温度。6 3 3、露（霜）点、露（霜）点 水的水的饱和蒸气压饱和蒸气压随温度的降低而逐渐下降。在同样的水随温度的降低而逐渐下降。在同样的水蒸气压下，温度越低，空气蒸气压下，温度越低，空气相对湿度相对湿度越大。当空气温度下越大。当空气温度下降到某一温度时，空气中的水蒸气压达到降到某一温度时，空气中的水蒸气压达到饱和蒸气压，饱和蒸气压，相相对湿度为对湿度为100RH，空气中的水蒸气将液化而凝结成空气中的水蒸气将液化而凝结成露珠露珠，该温度该温度5010203040-
6、1001020304050温度/10%RH露点/90%RH80%RH70%RH60%RH50%RH40%RH20%RH30%RH称为称为露点温度露点温度，简称，简称露露点点。 如果这一温度低于如果这一温度低于0，水蒸气将结霜，水蒸气将结霜，又称又称为为霜点温度霜点温度。两者统称。两者统称为露点。空气中水蒸气为露点。空气中水蒸气压越小，露点越低，因压越小，露点越低，因而可用露点表示空气中而可用露点表示空气中的的湿度湿度。7二、湿度传感器的主要参数二、湿度传感器的主要参数 1 1、湿度量程、湿度量程 湿湿度度传传感感器器的的感感湿湿范范围围。湿湿度度量量程程用用相相对对湿湿度度(0100)RH表表
7、示示，它它是是湿湿度度传传感感器器工工作作性性能能的的一一项项重重要要指标。指标。 2 2、感湿特征量、感湿特征量相对湿度特性相对湿度特性 每种湿度传感器都有其每种湿度传感器都有其感湿特征量感湿特征量，如电阻、电容，如电阻、电容等，电阻比较多。等，电阻比较多。 以电阻为例，在规定的工作湿度范围内，电阻值随以电阻为例，在规定的工作湿度范围内，电阻值随环境湿度变化的关系特性曲线，简称环境湿度变化的关系特性曲线，简称阻阻- -湿特性湿特性。 湿度传感器的电阻值随湿度的增加而增大，称为湿度传感器的电阻值随湿度的增加而增大，称为正正特性湿敏电阻器特性湿敏电阻器，如，如Fe3O4湿敏电阻器。湿敏电阻器。
8、阻值随湿度的增加而减小，称为阻值随湿度的增加而减小，称为负特性湿敏电阻器负特性湿敏电阻器，如如TiO2SnO2陶瓷湿敏电阻器。陶瓷湿敏电阻器。8 3 3、感湿灵敏度、感湿灵敏度 简简称称灵灵敏敏度度，又又称称湿湿度度系系数数。在在某某一一相相对对湿湿度度范范围围内内，相相对对湿湿度度改改变变1RH时时，湿湿度度传传感感器器电电参参量量的的变变化值。化值。 不同湿度传感器，相对灵敏度的要求不不同湿度传感器，相对灵敏度的要求不 同。同。 对于对于低湿型低湿型或或高湿型高湿型的湿度传感器，它们的量程较的湿度传感器，它们的量程较窄，灵敏度要求高。窄，灵敏度要求高。 对于全湿型湿度传感器，因为电阻值的动
9、态范围很对于全湿型湿度传感器，因为电阻值的动态范围很宽，给配制二次仪表带来不利，所以灵敏度的大小要宽，给配制二次仪表带来不利，所以灵敏度的大小要适当，并非越大越好。适当，并非越大越好。9 4 4、特征量温度系数、特征量温度系数 阻阻- -湿湿特特性性曲曲线线随随环环境境温温度度而而变变化化。感感湿湿特特征征量量随随环环境温度变化越小，环境温度变化所引起的境温度变化越小，环境温度变化所引起的测量误差测量误差越小。越小。 特特征征量量温温度度系系数数：湿湿度度传传感感器器特特征征量量的的相相对对变变化化量量与与对应的温度变化量之比。对应的温度变化量之比。T温度温度25与另一规定环境温度之差；与另一
10、规定环境温度之差；R1( (C1) )温度温度25时湿度传感器的电阻值时湿度传感器的电阻值( (或电容值或电容值) )；R2( (C2) )另一规定环境温度时湿度传感器的电阻值另一规定环境温度时湿度传感器的电阻值( (或电容值或电容值) )。 电容温度系数电容温度系数(%/)=电阻温度系数电阻温度系数(%/)=10 5 5、感湿温度系数、感湿温度系数 在在两两个个规规定定的的温温度度下下，湿湿度度传传感感器器的的电电阻阻值值(或或电电容容值值)达达到到相相等等时时，其其对对应应的的相相对对湿湿度度之之差差与与两两个个规规定定的的温温度度变化量之比，称为变化量之比，称为感湿温度系数感湿温度系数。
11、 环境温度每变化环境温度每变化1时，所引起的湿度传感器的湿度误差时，所引起的湿度传感器的湿度误差。T温度温度25与另一规定环境温度之差；与另一规定环境温度之差；H1温温度度25时时湿湿度度传传感感器器一一电电阻阻值值(或或电电容容值值)对对应应的的相相对湿度值；对湿度值； H2另另一一规规定定环环境境温温度度下下湿湿度度传传感感器器的的电电阻阻值值(或或电电容容值值)对应的相对湿度。对应的相对湿度。下图为感湿温度系数示意图。下图为感湿温度系数示意图。 (%RH/)=11相对湿度/%H1H2H2感湿温度系数示意图相对湿度/%H1H2H2RCT2T2T2T22525(a) 电阻型 (b)电容型12
12、 6 6、响应时间、响应时间 在一定温度下，当相对湿度发生跃变时，湿度传感器在一定温度下，当相对湿度发生跃变时，湿度传感器的电参量达到的电参量达到稳态稳态所需要的时间。所需要的时间。 一般是以一般是以电参量电参量变化整个变化量的变化整个变化量的63(90%)(90%)作为响作为响应时间，也称时间常数。应时间，也称时间常数。 反映相对湿度发生变化时，反应速度的快慢。单位是反映相对湿度发生变化时，反应速度的快慢。单位是s。 响应时间分为响应时间分为吸湿响应时间吸湿响应时间和和脱湿响应时间脱湿响应时间。大多数。大多数湿度传感器湿度传感器脱湿响应时间脱湿响应时间大于大于吸湿响应时间吸湿响应时间，一般以
13、，一般以脱脱湿响应时间湿响应时间作为响应时间。作为响应时间。 13 7 7、电压特性、电压特性 加加直直流流电电会会引引起起感感湿湿体体内内水水分分子子的的电电解解，使使电电导导率率随随时时间间的的增增加加而而下下降降，用用湿湿度度传传感感器器测测量量湿湿度度时时，不不能能用用直流电压，采用交流电压。直流电压，采用交流电压。 右图表示湿度传感器的电阻右图表示湿度传感器的电阻与外加交流电压之间的关系。与外加交流电压之间的关系。 测试电压小于测试电压小于5V时，电压时，电压对阻对阻湿特性没有影响。湿特性没有影响。 交流电压大于交流电压大于15V时，由于时，由于产生产生焦耳热焦耳热，对湿度传感器的，
14、对湿度传感器的阻阻湿特性产生了较大影响，湿特性产生了较大影响，因而一般湿度传感的使用电压因而一般湿度传感的使用电压都小于都小于10V。Lg R /0123456578420 100Hz11% RH33% RH75% RH100% RHU/V14电阻频率特性20 5V11% RH33% RH100% RHLg f / Hz0123456578475% RHLg R / 8 8、频率特性、频率特性 湿度传感器的阻值与湿度传感器的阻值与外加电压频率外加电压频率的关系。的关系。 在高湿时，频率对阻值的影响很小，当低湿高频时，在高湿时，频率对阻值的影响很小，当低湿高频时，随着频率的增加，阻值下降。对这种
15、湿度传感器，当电随着频率的增加，阻值下降。对这种湿度传感器，当电压频率小于压频率小于103Hz时，阻值不随电压频率而变化，所以时，阻值不随电压频率而变化，所以电压频率的上限为电压频率的上限为103Hz。 湿度传感器的电压频率上限由实验确定。直流电压湿度传感器的电压频率上限由实验确定。直流电压会引起水分子的电解，因此，测试电压频率也不能太低。会引起水分子的电解，因此，测试电压频率也不能太低。 15三、电解质湿度传感器三、电解质湿度传感器 电解质是以离子形式导电的物质，分为电解质是以离子形式导电的物质，分为固体电解质固体电解质和和液体电解质液体电解质。若物质溶于水中，在极性水分子作用下，。若物质溶
16、于水中，在极性水分子作用下，能全部或部分地离解为自由移动的正、负离子，称为液能全部或部分地离解为自由移动的正、负离子，称为液体电解质。电解质溶液的电导率与溶液的浓度有关，而体电解质。电解质溶液的电导率与溶液的浓度有关，而溶液的浓度，在一定的温度下又是环境相对湿度的函数。溶液的浓度，在一定的温度下又是环境相对湿度的函数。 氯化锂湿度传感器的结构AB B 钯丝 A 涂有聚苯乙烯薄膜的圆筒电解质氯化锂湿度传感器最为典型电解质氯化锂湿度传感器最为典型03060900.010.1110R/108相对湿度/% 1.0 % LiCl 2.2%LiCl 0.5% LiCl 0.25% LiCl PVAC氯化锂
17、湿度传感器的阻湿特性组合式氯化锂的阻湿特性030 60 900.010.1110相对湿度/%R/108把不同感湿范围的单片湿把不同感湿范围的单片湿度传感器组合起来度传感器组合起来, ,可制成可制成相对湿度工作量程为相对湿度工作量程为2090RH的湿度传感器的湿度传感器16四、陶瓷湿度传感器四、陶瓷湿度传感器 利用半导体陶瓷材料制成。利用半导体陶瓷材料制成。优点：优点：测湿范围宽，可实现测湿范围宽，可实现全湿范围全湿范围内的湿度测量；工内的湿度测量；工作温度高，常温型工作温度在作温度高，常温型工作温度在150150以下，高温型工作温以下，高温型工作温度可达度可达800800，响应时间较短，精度高
18、，抗污染能力强，响应时间较短，精度高，抗污染能力强，工艺简单，成本低。工艺简单，成本低。 典典型型产产品品是是烧烧结结型型陶陶瓷瓷湿湿敏敏元元件件是是MgCr2O4TiO2。此此外外，还还有有TiO2-V2O5、ZnOLi2OV2O5、ZnCr2O4、ZrO2MgO、Fe3O4、Ta2O5等等。这这类类湿湿度度传传感感器器的的感感湿湿特特征征量量大大多多数数为为电电阻阻。除除Fe3O4外外，都都为为负负特特性性湿湿度度传传感感器器，即即随随着着环环境境相相对对湿湿度度的的增增加加，阻阻值值下下降降。也也有有少少数数陶瓷湿度传感器，它的陶瓷湿度传感器，它的感湿特性量感湿特性量为电容。为电容。 1
19、7 1 1、结构、结构 感湿体是感湿体是MgCr2O4-TiO2系多孔陶瓷。陶瓷的气孔大系多孔陶瓷。陶瓷的气孔大部分为粒间气孔，气孔直径随部分为粒间气孔，气孔直径随TiO2添加量的增加而增大。添加量的增加而增大。粒间气孔与颗粒大小无关，粒间气孔与颗粒大小无关， 相当于一种开口毛细管，容相当于一种开口毛细管，容易吸附水分。材料的主晶相是易吸附水分。材料的主晶相是MgCr2O4相，相，此外，还有此外，还有TiO2相相等，感湿体是一个多晶多相的混合物。等，感湿体是一个多晶多相的混合物。陶瓷湿敏元件结构陶瓷湿敏元件结构18 2 2、主要特性与性能、主要特性与性能 （1 1）电阻一湿度特性）电阻一湿度特
20、性 MgCr2O4TiO2陶瓷湿度传感器的电阻一湿度特性，陶瓷湿度传感器的电阻一湿度特性，随着相对湿度的增加，电阻值急骤下降，基本按随着相对湿度的增加，电阻值急骤下降，基本按指数规指数规律律下降。在下降。在单对数的坐标单对数的坐标中，电阻中，电阻湿度特性近似呈线湿度特性近似呈线性关系。当相对湿度由性关系。当相对湿度由0变为变为100RH时，阻值从时，阻值从108下下降到降到104，即变化了四个数量级。，即变化了四个数量级。20406080100103104105106107108相对湿度/%R/19 （2 2）电阻）电阻温度特性温度特性 在不同的温度环境下，测量陶瓷湿度传感器的电阻在不同的温度
21、环境下，测量陶瓷湿度传感器的电阻温度温度特性。从图可见，从特性。从图可见，从20到到80各条曲线的变化规各条曲线的变化规律基本一致，具有律基本一致，具有负温度系数负温度系数，感湿负温度系数为，感湿负温度系数为0.38RH。如果要求精确的湿度测量，需要对湿度传感。如果要求精确的湿度测量，需要对湿度传感器进行器进行温度补偿温度补偿。 20406080100103104105106107108相对湿度/%20406080R/MgCr2O4-TiO2系湿度传感器的电阻系湿度传感器的电阻温度特性温度特性20MgCr2O4-TiO2系湿度传感器的时间响应特性20406080100010203094%RH
22、50%RH1%RH 50%RH t /s%RH （3 3）响应时间）响应时间 响应时间特性如图，根据响应时间的规定，从图中响应时间特性如图，根据响应时间的规定，从图中可知，响应时间小于可知，响应时间小于10s。21（4 4）稳定性）稳定性 制成的制成的MgCr2O4-TiO2陶瓷类湿度传感器，需要实验：陶瓷类湿度传感器，需要实验： 高温负荷实验高温负荷实验(大气中，温度大气中，温度150，交流电压，交流电压5V，时间时间104h)； 高温高湿负荷试验高温高湿负荷试验(湿度大于湿度大于95RH，温度，温度60，交流电压交流电压5V，时间，时间104h)； 常温常湿试验常温常湿试验湿度湿度(109
23、0)RH，温度，温度(1040)； 油气循环试验油气循环试验(油蒸气油蒸气加热清洗循环加热清洗循环25万次，交流万次，交流电压电压5V)。经过以上各种试验，大多数陶瓷湿度传感器。经过以上各种试验，大多数陶瓷湿度传感器仍能可靠地工作，说明稳定性比较好。仍能可靠地工作，说明稳定性比较好。 22五、高分子湿度传感器五、高分子湿度传感器 有机高分子材料制成的湿度传感器，主要是利用其有机高分子材料制成的湿度传感器，主要是利用其吸湿性与胀缩性。吸湿性与胀缩性。 电容式湿度传感器：电容式湿度传感器：高分子电介质吸湿后，高分子电介质吸湿后，介电常介电常数数明显改变。明显改变。 电阻式湿度传感器：电阻式湿度传感
24、器：高分子电解质吸湿后，高分子电解质吸湿后，电阻电阻明明显变化。利用胀缩性高分子显变化。利用胀缩性高分子( (如树脂如树脂) )材料和导电粒子，材料和导电粒子，在吸湿之后的在吸湿之后的开关特性开关特性，制成结露传感器。，制成结露传感器。（一）电容式湿度传感器（一）电容式湿度传感器 1 1、结构、结构 高分子薄膜电介质电容式高分子薄膜电介质电容式湿度传感器的基本结构。湿度传感器的基本结构。高分子薄膜上部电极下部电极23 2 2、感湿机理与性能、感湿机理与性能 电电容容式式高高分分子子湿湿度度传传感感器器，其其上上部部多多孔孔质质的的金金电电极极可可使使水水分分子子透透过过，水水的的介介电电系系数
25、数比比较较大大，室室温温时时约约为为79。感感湿湿高高分分子子材材料料的的介介电电常常数数并并不不大大，当当水水分分子子被被高高分分子子薄薄膜膜吸吸附附时时，介介电电常常数数发发生生变变化化。随随着着环环境境湿湿度度的的提提高高，高高分分子子薄薄膜膜吸吸附附的的水水分分子子增增多多，因因而而湿湿度度传传感感器器的的电电容容量增加，根据电容的变化测得相对湿度。量增加，根据电容的变化测得相对湿度。24（2 2）响应特性）响应特性 高高分分子子薄薄膜膜可可以以做做得得极极薄薄，响响应应时时都都很很短短，一一般般都都小小于于5s，有的响应时间仅为，有的响应时间仅为1s。（3 3）电容一温度特性）电容一
26、温度特性 感感湿湿特特性性受受温温度度影影响响非非常常小小，在在550范范围围内内,电电容温度系数约为容温度系数约为0.06RH/ 相对湿度/%050100200250300350电容湿度特性C/pF（f=1.5MHZ）（1 1）电容）电容湿度特性湿度特性 电容随着环境湿度的增加而增加电容随着环境湿度的增加而增加, ,基本上呈线性关系。当测试频率为基本上呈线性关系。当测试频率为l.5MHz左右时左右时, ,其输出特性有良好的其输出特性有良好的线性度。对其它测试频率线性度。对其它测试频率, ,如如1kHz1kHz、10kHz10kHz，尽管传感器的电容量变化很，尽管传感器的电容量变化很大，但线性
27、度欠佳。可外接转换电路大，但线性度欠佳。可外接转换电路, ,使电容使电容湿度特性趋于理想直线。湿度特性趋于理想直线。 25 （二）电阻式高分子膜湿度传感器（二）电阻式高分子膜湿度传感器1、结构 聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的结构。 引线端感湿膜聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的结构梳状电极基片26 2 2、主要特性、主要特性 （1 1）电阻）电阻湿度特性湿度特性 当当环环境境湿湿度度变变化化时时，传传感感器器在在吸吸湿湿和和脱脱湿湿两两种种情情况况的的感感湿湿特特性性曲曲线线。如如图图，在在整整个个湿湿度度范范围围内内，传传感感器器均均有有感感湿湿特特性性，其其阻阻值值与与相相对对湿湿度度的的关关系系在在
28、单单对对数数坐坐标标纸纸上上近近似似为为一一直直线线。吸吸湿湿和和脱脱湿湿时时湿湿度度指指示示的的最最大大误误差差值值为为(34)RH。1K30405060708090吸湿10K100K1M10M相对湿度/%R/脱湿3%RH电阻湿度特性27 （2 2）温度特性）温度特性 聚苯乙烯磺酸锂的电导率随温度的变化较为明显，聚苯乙烯磺酸锂的电导率随温度的变化较为明显，具有负温度系数。在具有负温度系数。在( (055)时，温度系数为时，温度系数为( (0.61. .0) )RH/。 0402010460801005010102103聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的湿度特性聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的湿度特性254
29、0R/相对湿度相对湿度/%/%28 （3 3）其它特性）其它特性 聚聚苯苯乙乙烯烯磺磺酸酸锂锂湿湿度度传传感感器器的的升升湿湿响响应应时时间间比比较较长长，降湿响应时间降湿响应时间比较短，响应时间在一分钟之内。比较短，响应时间在一分钟之内。 有有良良好好的的稳稳定定性性。存存储储一一年年后后，测测量量误误差差不不超超过过2RH，可以满足器件稳定性的要求。，可以满足器件稳定性的要求。 缺点缺点：含有机溶液气体的环境下测湿时，器件易损坏；：含有机溶液气体的环境下测湿时，器件易损坏；不能用于不能用于80以上的高温。以上的高温。 29六、湿度传感器的测量电路六、湿度传感器的测量电路 （一）检测电路的选
30、择（一）检测电路的选择 1、电源选择 电电阻阻式式湿湿度度传传感感器器必必须须使使用用交交流流电电源源，否否则则性性能能会会劣劣化甚至失效。化甚至失效。 电电解解质质湿湿度度传传感感器器的的电电导导是是靠靠离离子子的的移移动动实实现现的的，在在直直流流电电源源作作用用下下，正正、负负离离子子必必然然向向电电源源两两极极运运动动，产产生生电电解解作作用用，使使感感湿湿层层变变薄薄甚甚至至被被破破坏坏；在在交交流流电电源源作作用用下下，正正负负离离子子往往返返运运动动，不不会会产产生生电电解解作作用用，感感湿湿膜膜不会被破坏。不会被破坏。 交流电源的交流电源的频率选择：频率选择：在不产生正、负离子
31、定向积在不产生正、负离子定向积累情况下尽可能低一些。在高频情况下，测试引线的容累情况下尽可能低一些。在高频情况下，测试引线的容抗明显下降，会把湿敏电阻短路。另外，湿敏膜在高频抗明显下降，会把湿敏电阻短路。另外，湿敏膜在高频下也会产生下也会产生集肤效应集肤效应，阻值发生变化，影响到测湿灵敏，阻值发生变化，影响到测湿灵敏度和准确性。度和准确性。 302 2温度补偿温度补偿 湿湿度度传传感感器器具具有有正正或或负负的的温温度度系系数数，其其温温度度系系数数大大小小不一，工作温区有宽有窄。所以要考虑温度补偿问题。不一，工作温区有宽有窄。所以要考虑温度补偿问题。 对对于于半半导导体体陶陶瓷瓷传传感感器器
32、，其其电电阻阻与与温温度度的的的的关关系系一一般般为为指数函数指数函数关系，通常其温度关系属于关系，通常其温度关系属于NTC型，即型，即 H：相对湿度；：相对湿度； T：绝对温度；：绝对温度；R0：在：在T=0相对湿度；相对湿度；H=0时的阻时的阻值；值；A：湿度常数；：湿度常数；B：温度常数。：温度常数。温度系数温度系数湿度系数湿度系数湿度温度系数湿度温度系数 若传感器的湿度温度系数为若传感器的湿度温度系数为0.07RH/，工作温度差，工作温度差为为30，测量误差为，测量误差为0.21RH/，则不必考虑温度补偿；，则不必考虑温度补偿；若湿度温度系数为若湿度温度系数为0.4RH/，则引起，则引
33、起12RH/的误差的误差, ,必须进行温度补偿。必须进行温度补偿。 31 3 3线性化线性化 湿度传感器的湿度传感器的感湿特征量感湿特征量与相对与相对湿度湿度之间的关系不之间的关系不是线性的，给湿度的测量、控制和补偿带来了困难。需是线性的，给湿度的测量、控制和补偿带来了困难。需要通过一种变换使要通过一种变换使感湿特征量感湿特征量与相对与相对湿度湿度之间的关系之间的关系线线性化性化。下图为湿度传感器测量电路原理框图。下图为湿度传感器测量电路原理框图。 A2A1A3A4A5A6+_湿敏元件R1R2R3R4R5R6RTUSCC1C2C3W湿度传感器测量电路原理框图D1振荡器放大电路传感器驱动电路整流
34、电路对数温补电路32 （二）典型电路（二）典型电路 电阻式湿度传感器，其测量电路主要有两种形式电阻式湿度传感器，其测量电路主要有两种形式: 1电桥电路 振振荡荡器器对对电电路路提提供供交交流流电电源源。电电桥桥的的一一臂臂为为湿湿度度传传感感器器，湿湿度度变变化化使使湿湿度度传传感感器器的的阻阻值值发发生生变变化化，电电桥桥失失去去平平衡衡，产产生生信信号号输输出出，放放大大器器可可把把不不平平衡衡信信号号加加以以放放大大，整整流流器器将将交交流流信信号号变变成成直直流流信信号号，由由直直流流毫毫安安表表显显示示。振振荡荡器器和和放放大大器器都都由由9V直直流流电电源源供供给给。电电桥桥法法适
35、适合合于于氯氯化锂湿度传感器。化锂湿度传感器。振荡器电 桥放大器桥式整流电表指示直流电源9V湿度传感器电桥测湿电路框图33100k传感器湿度3AX3 210k100k63DG62k2k2.2k9V10F10F20F10F20F3k2U10F51k51k100mA便携式湿度计的实际电路便携式湿度计的实际电路 34 2 2欧姆定律电路欧姆定律电路 电电路路用用于于可可承承受受较较大大电电流流的的陶陶瓷瓷湿湿度度传传感感器器。由由于于测测湿湿电电路路可可以以获获得得较较强强信信号号，故故可可以以省省去去电电桥桥和和放放大大器器，用市电作为电源，降压变压器降压。用市电作为电源，降压变压器降压。欧姆定律
36、电路220V22k51k3V2AP94输入Rd插口0.05F235 3 3带温度补偿的湿度测量电路带温度补偿的湿度测量电路 在在实实际际应应用用中中，需需要要同同时时考考虑虑对对湿湿度度传传感感器器进进行行线线性性处处理理和和温温度度补补偿偿，常常常常采采用用运运算算放放大大器器构构成成湿湿度度测测量量电电路路。下下图图为为湿湿度度测测量量电电路路中中Rt是是热热敏敏电电阻阻器器( (20k，B=4100K) )；RH为为H204C湿湿度度传传感感器器，运运算算放放大大器器型型号号为为LM2904。该该电电路路的的湿湿度度电电压压特特性性及及温温度度特特性性表表明明：在在( (3090) )RH、1535范范围围内内，输输出出电电压压表表示示的湿度误差不超过的湿度误差不超过3RH。 _+_+1V120HZ51k91k22k91kRH+12V-12VD20F47k100k100k330kUOUT-VSRtA2A1
