理论教育 湿度传感器的类型、特点及应用

湿度传感器的类型、特点及应用

时间:2023-10-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前有电子式湿度传感器法、高分子电容式湿度传感器等。电子式湿度传感器的准确度可以达到2%~3%RH。湿敏元件在不同相对湿度的大气环境中,因感湿膜吸附水分子而使电容值呈现规律性变化,此即为湿度传感器的基本机理。

湿度传感器的类型、特点及应用

1.湿度定义

计量法中规定,湿度定义为物象状态的量。日常生活中所指的湿度为相对湿度,用%RH表示。总之,湿度即气体中(通常为空气中)所含水蒸气量(水蒸气压)与其空气相同情况下饱和水蒸气量(饱和水蒸气压)的百分比,单位为%RH。

湿度很久以前就与生活存在着密切的关系,但用数量来进行表示较为困难。对湿度的表示方法有绝对湿度、相对湿度、露点、湿气与干气的比值(重量或体积)等。

2.常见的湿度测量方法

1)双压法、双温法是基于热力学PVT平衡原理,平衡时间较长;分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。由于采用了现代测控手段,这些设备可以做得相当精密,但设备复杂,昂贵,运作费时费工,主要作为标准计量之用,其测量精度可达±2%RH以上。

2)静态法中的饱和盐法,是温湿度计测量中最常见的方法,简单易行。但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严,对环境温度的稳定要求较高,用起来要等很长时间去平衡,低湿点要求更长。

3)露点法是测量湿空气达到饱和时的温度,是热力学的直接结果,准确度高,测量范围宽。计量用的精密露点仪准确度可达±0.2℃甚至更高。但用现代光电原理的冷镜式露点仪价格昂贵,常与标准湿度发生器配套使用。

4)干湿球法,这是18世纪就发明的测湿方法。历史悠久,使用最普遍。干湿球法是一种间接方法,它用干湿球方程换算出湿度值,而此方程是有条件的,即在湿球附近的风速必须达到2.5m/s以上。普通用的干湿球温度计将此条件简化了,所以其准确度只有5%~7%RH。(www.daowen.com)

5)采用传感器测量。目前有电子式湿度传感器法、高分子电容式湿度传感器等。

3.湿度传感器的概念

湿度传感器采用半导体技术,因此对使用的环境温度有要求,超过其规定的使用温度将对传感器造成损坏。

目前,国内外推出的湿度传感器如下:

1)电子式湿度传感器:电子式湿度传感器产品及湿度测量属于20世纪90年代兴起的,近年来,国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展,为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件,也将湿度测量技术提高到新的水平。电子式湿度传感器的准确度可以达到2%~3%RH。

2)高分子电容式湿度传感器:它是在绝缘的基片诸如玻璃、陶瓷、硅等材料上,用丝网漏印或真空镀膜工艺做出电极,再用浸渍或其他办法将感湿胶涂覆在电极上做成电容元件。湿敏元件在不同相对湿度的大气环境中,因感湿膜吸附水分子而使电容值呈现规律性变化,此即为湿度传感器的基本机理。影响高分子电容式元件的温度特性,除作为介质的高分子聚合物的介质常数及所吸附水分子的介电常数受温度影响产生变化外,还有元件的几何尺寸受热膨胀系数影响而产生变化等因素。

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