湿敏元器件是指对环境湿度具有响应或转换成相应可测信号的元器件。
湿度传感器是由湿敏元器件及转换电路组成的,具有把环境湿度转变为电信号的能力。其主要特性有以下几点。
(1)感湿特性。感湿特性为湿度传感器特征量(如电阻值、电容值和频率值等)随湿度变化的关系,常用感湿特征量和相对湿度的关系曲线来表示,如图8-4 所示。
图8-4 湿度传感器的感湿特性
图8-5 湿度传感器的湿滞特性
(2)湿度量程。湿度量程为湿度传感器技术规范规定的感湿范围。全量程为0% ~100%。
(3)灵敏度。灵敏度为湿度传感器的感湿特征量(如电阻和电容值等)随环境湿度变化的程度,也是该传感器感湿特性曲线的斜率。由于大多数湿度传感器的感湿特性曲线是非线性的,因此常用不同环境下的感湿特征量之比来表示其灵敏度的大小。例如日本生产的MgCr2O4-TiO2湿度敏感器件的灵敏度,用一组器件电阻比R1%/R20%、R1%/R40%、R1%/R60%、R1%/R80%、R1%/R100%表示,其中R1%、R20%、R40%、R60%、R80%、R100%分别为相对湿度在1%、20%、40%、60%、80%、100%时器件的电阻值。
(4)湿滞特性。湿度传感器在吸湿过程和脱湿过程中吸湿与脱湿曲线不重合,而是一个环形线,这一特性就是湿滞特性,如图8-5 所示。
(5)响应时间。响应时间为在一定环境温度下,当相对湿度发生跃变时,湿度传感器的感湿特征量达到稳定变化量的规定比例所需的时间。一般以相应的起始湿度和终止湿度这一变化区间的90%的相对湿度变化所需的时间来计算。
(6)感湿温度系数。当环境湿度恒定时,温度每变化1℃,引起湿度传感器感湿特征量的变化量为感湿温度系数。(www.daowen.com)
(7)老化特性。老化特性为湿度传感器在一定温度、湿度环境下存放一定时间后,其感湿特性发生变化的特性。
综上所述,一个理想的湿度传感器应具备的性能和参数如下。
①使用寿命长,长期稳定性好。
②灵敏度高,感湿特性曲线的线性度好。
③使用范围宽,湿度温度系数小。
④响应时间短。
⑤湿滞回差小。
⑥能在有害气氛的恶劣环境中使用。
⑦一致性和互换性好,易于批量生产,成本低廉。
⑧感湿特征量应在易测范围以内。
湿度传感器种类繁多。按输出的电学量可分为电阻型、电容型和频率型等;按探测功能可分为绝对湿度型、相对湿度型和结露型等;按材料可分为陶瓷式、有机高分子式、半导体式和电解质式等。下面按材料分类分别给予介绍。
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