4.2 湿敏传感器（课件）- 《传感器与检测技术》同步教学（电工版）

一、湿度概念及其测量方式 1、湿度概念--空气中水蒸汽的含量。 （1）绝对湿度 单位体积空间内所含有水蒸汽的质量。（密度） （2）相对湿度 空气中实际所含水蒸汽的分压和同温度下饱和水蒸汽分压的百分比。 4.2 湿 敏 传 感 器 湿度对电子元件的影响 当环境的相对湿度增大时，物体表面就会附着一层水膜，并渗入材料内部。这不仅降低了绝缘强度，还会造成漏电、击穿和短路现象；潮湿还会加速金属材料的腐蚀并引起有机材料的霉烂。 湿度传感器的分类 3 1、半导体陶瓷湿敏电阻 半导体陶瓷湿敏电阻通常是用两种以上的金属氧化物半导体材料混合烧结而成的多孔陶瓷。 分为负特性湿敏半导体陶瓷、正特性湿敏半导体陶瓷。 二、典型湿度传感器 2、 氯化锂湿敏电阻 氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解, 离子电导率发生变化而制成的测湿元件。 结构如图所示, 由引线、 基片、 感湿层与电极组成。 特点： 滞后小, 不受测试环境风速影响, 检测精度高达±５%, 但其耐热性差, 器件性能的重复性不理想, 使用寿命短。 5 高分子介质吸湿（吸附水分子）后，其介电常数发生变化，电容值（C=εA/d）变化（增加）。 由于高分子薄膜做得很薄，能迅速吸湿和脱湿，响应性能优良，根据电容量的变化可测得相对湿度。 3、高分子薄膜电容湿敏传感器 负特性湿敏半导瓷 正特性湿敏半导瓷 20 40 60 80 100 103 104 105 106 107 108 相对湿度/% R/Ω 4.2.3 选型和注意事项 （1）电阻一湿度特性 7 （2）电阻—温度特性 是在不同的温度环境下，测量陶瓷湿度传感器的电阻—湿度特性。从图可见，从20℃到80℃各条曲线的变化规律基本一致，具有负温度系数，其感湿负温度系数为–0.38％RH／℃。如果要求精确的湿度测量，需要对湿度传感器进行温度补偿。 20 40 60 80 100 103 104 105 106 107 108 相对湿度/% 20℃ 40℃ 60℃ 80℃ R/Ω MgCr2O4-TiO2系湿度传感器的电阻—温度特性 MgCr2O4-TiO2系湿度传感器的时间响应特性 20 40 60 80 100 0 10 20 30 94%RH 50%RH 1%RH 50%RH t /s %RH （3）响应时间 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10s。 （4）精确度和长期稳定性 湿度传感器的精度应达到±2%~±5%RH，±2%~±3%RH为佳； 年漂移量一般都在±2%左右，1%为佳； 实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降。 一、简介 湿敏电容HS1101/HS1101LF传感器基于独特工艺设计的湿 敏电容元件。全互换性，在标准环境下不需校正，长时间饱和下快速脱湿，可以自动化焊接，包括波峰焊，高可靠性与长时间稳定性，专利的固态聚合物结构，可用于线性电压或频率输出回路，快速反应时间快。 二、主要参数 （1）基于独特工艺设计的电容元件，专利的固态聚合物结构 （2）高精度：±2%RH，极好的线形输出 （3）宽量程：1~99%RH，宽工作温度范围 –60~140℃(HS1101LF)，–40~100℃(HS1101) （4）湿度输出受温度影响极小，常温使用无须温度补偿 （5）响应时间 5秒 ，抗结露，浸水或结露后10秒钟迅速恢复 （6）抗静电，防灰尘，有效抵抗各种腐蚀性气体物质 （7）长期稳定性及可靠性，年漂移量 0.5%RH/年 （8）互换性好 （9）电容与湿度变化 0.31pf/%RH(HS1101LF)， 0.3431pf/%RH(HS1101),典型值180pf@55%RH 湿敏电容HS1101/HS1101LF湿度传感器 EXTENSION:湿敏传感器应用电路 图4.2.2 直读式湿度计（电桥电路） 图4.2.3 陶瓷湿度传感器（欧姆定律电路） 4.2.4 湿敏传感器应用 图4.2.4 带温度补偿的湿度测量电路 EXTENSION:湿敏传感器应用电路 露点 降低温度会产生结露现象。露点与农作物的生长有很大关系，结露也严重影响电子仪器的正常工作，必须予以注意。 测量露点的仪器 4.2.4 湿敏传感器应用 露点传感器外形 电子湿度计模块 封装后的外形 机械式、电子式温湿度计对比 $$