湿度传感器技术

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1、湿度传感器齐齐哈尔大学HumiditySensor目录一、简介二、湿度及湿度传感器的特性及分类三、电解质系湿度传感器四、半导体及陶瓷湿度传感器五、有机物及高分子聚合物湿度传感器六、非水分子亲合力型湿度传感器七、湿度传感器的应用及发展动向八、我在读博期间所做的有关湿度传感器的研究一、简介湿度测量技术湿度测量技术发展已有200多年历史。人们对湿敏元件的认识是从1938年美国人F.W.Dummore研制成功浸涂式LiCl湿敏元件开始的。从此以后，已有几十种湿敏元件及传感器应运而生。湿度检测的重要性湿度与科研、

2、生产、人们生活、植物生长有密切关系，环境的湿度具有与环境温度同等重要意义。目前人们对湿度的重视程度远不及对温度的重视。因此湿度测量技术的研究及其测量仪器远不如温度测量技术与仪器那样精确与完善。由于对湿度监测不够精确，致使大批精密仪器与机械装置锈蚀、谷物发霉等，每年因此造成巨大损失。二、湿度及湿度传感器的特性及分类1、湿度及其表示方法2、湿度传感器及其特性参数3、湿度传感器的分类1、湿度及其表示方法在自然界中，凡是有水和生物的地方，在其周围的大气里总是含有或多或少的水汽。大气中含有水汽的多少，表示大气的干

3、、湿程度，用湿度来表示，也就是说，湿度是表示大气干湿程度的物理量。大气湿度有两种表示方法：绝对湿度与相对湿度。①绝对湿度绝对湿度表示单位体积空气里所含水汽的质量，其表达式为:式中：ρ—被测空气的绝对湿度MV一被测空气中水汽的质量V—被测空气的体积相对湿度是气体的绝对湿度(ρV)，与在同一温度下水蒸汽已达到饱和的气体的绝对湿度(ρW)之比，常表示为％RH。其表达式为：相对湿度=(ρV/ρW)×100%RH根据道尔顿分压定律，空气中压强P＝Pa十PV（Pa为干空气分压，PV为湿空气气压)和理想状态方程，通过

4、变换，又可将相对湿度用分压表示：相对湿度＝(PV/PW)×100%RH式中：PV-待测气体的水汽分压；PW-同一温度下水蒸汽的饱和水汽压。②相对湿度露点、露点温度及相对湿度的关系原理可以叙述为：当一定体积的湿空气在恒定的总压力下被均匀降温时，在冷却的过程中，气体和水汽两者的分压力保持不变，直到空气中的水汽达到饱和状态，该状态叫做露点。如果空气的温度是Ts，露点温度为Td，则湿空气的相对湿度可以通过下式算出：2、湿度传感器及其特性参数湿度传感器是指将湿度转换为与其成一定比例关系的电量输出的器件式装置。主要

5、特性参数有：①湿度量程②感湿特征量③灵敏度④湿度温度系数⑤响应时间⑥湿滞回线和湿滞回差1.水分子亲和力型湿度传感器湿敏材料吸附（物理吸附和化学吸附）水分子后，使其电气性能（电阻、电介常数、阻抗等）变化。湿敏电阻、湿敏电容等。2.非水分子亲和力型湿度传感器利用物理效应的湿度传感器。热敏电阻式、红外吸收式、超声波式和微波式湿度传感器。①湿度量程保证一个湿敏器件能够正常工作所允许环境相对湿度可以变化的最大范围，称为这个湿敏元件的湿度量程。即感湿范围。湿度量程越大，其实际使用价值越大。理想的湿敏元件的使用范围应

6、当是0~100％RH的全量程。理想情况：0-100%RH；一般情况：5-95%RH。氯化锂湿敏特性曲线②感湿特征量—相对湿度特性曲线每一种湿敏元件都有其感湿特征量，如电阻、电容、电压、频率等。感湿特征量：湿度变化所引起的传感器的输出量。感湿特性曲线湿敏元件的感湿特征量随环境相对湿度变化的关系曲线.③感湿灵敏度定义：湿敏元件的灵敏度，就其物理含义而言，应当反映相对于环境湿度的变化、元件感湿特征量的变化程度。在一定湿度范围内，相对湿度变化1%RH时,其感湿特征量的变化值或变化百分率。因此，它应当是湿敏元件的

7、感湿特性曲线斜率。在感湿特性曲线是直线的情况下，用直线的斜率来表示湿敏元件的灵敏度是恰当而可行的。然而，大多数湿敏元件的感湿特性曲线是非线性的，在不同的相对湿度范围内曲线具有不同的斜率。因此，这就造成用湿敏元件感湿特性曲线的斜率来表示灵敏度的困难。普遍采用的灵敏度的方法目前，虽然关于湿敏元件灵敏度的表示方法尚未得到统一，但较为普遍采用的方法是，用元件在不同环境湿度下的感湿特征量之比来表示灵敏度。例如：日本生产的MgCr2O4-TiO2湿敏元件的灵敏度，用一组电阻比R1%／R20%，R1%／R40%，R1

8、%／R60%，R1%／R80%及R1%／R100%表示，其中R1%，R20%，R40%，R60%，R80%及R100%分别为相对湿度在1％，20％，40％，60％，80％及100％时湿敏元件的电阻值之比。④湿度温度系数湿敏元件的湿度温度系数是表示感湿特性曲线随环境温度而变化的特性参数。湿敏元件的湿度温度系数定义为：在湿敏元件感湿特征量恒定的条件下，该感湿特征量值所表示的环境相对湿度随环境温度的变化率。k—湿敏元件的感湿特征量一般情况下：湿敏