7.2粮仓湿度检测（课件）-《传感器及检测技术》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

项目七 环境量检测 项目七 环境量检测 目 录 1 任务一 厨房可燃气体泄漏检测 2 任务二 粮仓湿度检测 3 任务三 噪声检测 项目七 环境量检测 学习目标 能了解并掌握气敏传感器的主要特性、原理、组成和使用注意事项等。 能理解气敏传感器的测量、应用电路。 能了解并掌握湿敏传感器的主要特性、原理、组成和使用注意事项等。 能理解湿敏传感器的测量、应用电路。 能了解声敏传感器的特性、分类和原理等。 能理解声敏传感器的应用电路。 任务二 粮仓湿度检测 任务提出 粮食的保管主要是控制粮食的温度和湿度。环境温度高、湿度大，粮食含水量高，就极易产生霉变，因此各种粮仓除了检测和控制温度外，还要检测和控制环境的湿度，并对粮食的含水量进行检测，通常粮食含水量在10％～14％之间。这就要用到湿度传感器。 任务二 粮仓湿度检测 相关知识 湿度传感器是基于某些材料能产生与湿度有关的物理效应或化学反应，将湿度的变化转换成某个电量的变化的器件。按输出电量可以分为电阻型、电容型和频率型等；按敏感材料的性质可分为电解质型、陶瓷型、有机高分子型、半导体型等。 任务二 粮仓湿度检测 一、湿度的概念 1.湿度 空气中含有水蒸气的量称为湿度，含有水蒸气的空气是一种混合气体。湿度常用绝对湿度、相对湿度和露点等表示。 2.绝对湿度 绝对湿度是指在一定温度和压力下，单位体积空气中含有水蒸气的质量。 3.相对湿度 相对湿度是指在某一温度下，空气中水蒸气压与饱和水蒸气压比值的百分比。相对湿度表示大气的潮湿程度，被广泛使用。 4.露点 由于水的饱和蒸气压随着温度的降低而逐渐下降，因此在同样的空气水蒸气压下，空气温度越低，空气水蒸气压与饱和蒸气压的差值越小。 任务二 粮仓湿度检测 二、湿敏器件的外形 湿敏电阻的外形如图7-14所示。湿敏电容的外形如图7-15所示。 任务二 粮仓湿度检测 三、湿敏传感器的结构与工作原理 （一）高分子电阻湿敏传感器 1.结构示意图 高分子电阻湿敏传感器的结构示意图如图7-16所示。 2.组成 高分子电阻湿敏传感器由感湿层、电极和具有一定机械强度的绝缘基片等组成。 3.工作原理 高分子电解质感湿材料吸收水分后引起两电极间电阻的变化，将相对湿度的变化转换成电阻阻值的变化。 任务二 粮仓湿度检测 三、湿敏传感器的结构与工作原理 （一）高分子电阻湿敏传感器 任务二 粮仓湿度检测 三、湿敏传感器的结构与工作原理 （二）高分子电容湿敏传感器 电容式湿敏传感器是利用湿敏元件的电容值随湿度变化的原理进行湿度测量的传感器。这类湿敏元件实际上是一种吸湿性电介质材料的介电常数随湿度而变化的薄片状电容器。吸湿件电介质材料（感湿材料）主要有高分子聚合物（例如乙酸丁酸纤维素和乙酸丙酸纤维素）和金属氧化物（例如多孔氧化铝）等。 任务二 粮仓湿度检测 三、湿敏传感器的结构与工作原理 （三）半导体陶瓷湿敏传感器 1.结构示意图 半导体陶瓷湿敏传感器的结构示意图如图7-18所示。 任务二 粮仓湿度检测 三、湿敏传感器的结构与工作原理 （三）半导体陶瓷湿敏传感器 2.组成 半导体陶瓷湿敏传感器是由多孔感湿陶瓷薄片的两面加上两个电极，再焊出引线；外面绕有镍镉加热丝，并由引脚引出；把它们固定在绝缘陶瓷底座上组成的。 任务二 粮仓湿度检测 三、湿敏传感器的结构与工作原理 （三）半导体陶瓷湿敏传感器 3.工作原理 当环境湿度发生改变时，多孔感湿陶瓷吸湿，电阻值随之变化。为了防止电阻极化，测量时必须是交流。另外，在高温、高湿环境下，要定期加热清洗，使传感器恢复性能。 任务二 粮仓湿度检测 四、湿敏传感器的使用注意事项 （一）电源选择 湿敏电阻必须工作在交流回路中。若用直流供电，会引起多孔陶瓷表面结构改变，湿敏特性变劣；若交流电源频率过高，由于元件的附加容抗而影响测湿灵敏度和准确性，因此应以不产生正、负离子积聚为原则，使电源频率尽可能低。对于离子导电型湿敏元件，电源频率一般以1kHz为宜。对于电子导电型湿敏元件，电源频率应低于50Hz。 任务二 粮仓湿度检测 四、湿敏传感器的使用注意事项 （二）线性化处理 一般湿敏元件的特性均为非线性，为准确地获得湿度值，要加入线性化电路，使输出信号正比于湿度的变化。 任务二 粮仓湿度检测 四、湿敏传感器的使用注意事项 （三）测量湿度范围 电阻式湿敏元件在湿度超过95％RH时，湿敏膜因湿润溶解，厚度会发生变化，若反复结露与潮解，特性将变坏而不能复原。 电容式湿敏元件在80％RH以上高湿及100％RH以上结露或潮解状态下，也难以检测。另外，不能将湿敏电容