湿度传感器课件.ppt

《湿度传感器课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第12章湿度传感器第12章湿度传感器湿度电信号（电阻、电容等）12.1湿度及湿度传感器的特性和分类12.2电解质湿度传感器12.3半导体及陶瓷湿度传感器12.4有机物及高分子聚合物湿度传感器12.5非水分子亲合力型湿度传感器12.6湿度传感器的应用12.1湿度及湿度传感器的特性和分类12.1.1湿度的定义及其表示方法1.绝对湿度(V)V=mV/V(mg/m3)2.相对湿度(RH)RH=(V/W)T100%露点也能反映相对湿度mV—被测气中水蒸气的质量W—同温度下的饱和水蒸气密度12.1湿度及湿度传感器的特性和分类12.1.2湿度传感器的基本原理和分类

2、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。12.1.3湿敏元件的主要特性参数1.湿度量程即感湿范围。理想情况：0~100%RH；一般情况：5~95%RH。2.感湿特性曲线感湿特征量：湿度变化所引起的传感器的输出量。感湿特性曲线：感湿特征量与环境湿度关系。3.感湿灵敏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。12.1湿度及湿度传

3、感器的特性和分类电阻、电容、电压、频率等一般要求：全量程连续、线性、斜率适当。4.响应时间——湿度传感器的动态响应特湿度传感器响应相对湿度变化量的63.2%所需要的时间。分为吸湿响应时间和脱湿响应时间5.湿度温度系数——感湿特性曲线随温度变化特性湿敏元件吸湿和脱湿响应时间不同，具有滞后现象12.1湿度及湿度传感器的特性和分类k—湿敏元件的感湿特征量一般情况下：湿敏电阻的温度系数12.2电解质湿度传感器12.1.2无机电解质湿度传感器无机电解质是以离子导电的物质。LiCl湿敏元件。感湿原理：LiCl吸湿潮解，离子导电率变化——湿敏电阻。1.登莫（Dunmore）式

4、湿度传感器结构：涂覆式LiCl聚乙烯醋酸盐水溶液混合液薄膜、钯电极结构登莫式湿度传感器结构和感湿特性曲线12.2电解质湿度传感器2．浸渍式湿度传感器结构：天然树皮或玻璃带基片上直接浸渍LiCl溶液构成。感湿特性与登莫式湿度传感器相似。3．光硬化树脂电解质湿敏元件采用光硬化树脂胶合剂，浸渍或蒸镀LiCl溶液，并经干燥、光硬化处理，增强其耐湿耐温性，可在80℃高温下使用。玻璃带上浸LiCl湿度传感器12.2电解质湿度传感器12.2.2高分子电解质湿度传感器高分子湿度传感器湿敏电容(材料电介常数变化)湿敏电阻(材料导电性变化)湿敏电阻(材料胀缩+导电微粒)12.2电

5、解质湿度传感器1．聚苯乙烯磺酸锂湿敏元件在聚苯乙烯磺酸锂强电解质感湿膜上制作多孔性梳状金电极而成——湿敏电阻。工作温度：–30~90℃；测湿范围：0~100%RH。2．有机季铵盐高分子电解质湿敏元件离子导电高分子湿敏材料，吸湿电离导致电极间电阻变化测湿——湿敏电阻。工作温度：–20~90℃；测湿范围：20~99.9%RH；响应时间约30s；滞后2%RH；测湿精度：(2~3)%RH。3．聚苯乙烯磺酸铵湿敏元件湿敏电阻；测湿范围：20~99.9%RH；温度系数：=0.6%RH；耐水性好。(a)感湿特性；(b)抗水浸性能；(c)温度特性；(d)稳定性实验12

6、.3半导体及陶瓷湿度传感器12.3.1涂覆膜型结构：感湿材料粉末（Fe3O4）调浆，喷洒涂覆于带电极的基片上构成。主要性能：湿敏电阻；测湿范围：0~100%RH；稳定性好；响应时间长。其它涂覆膜型湿敏材料：Cr2O3，Mn2O3，Al2O3，ZnO，TiO2等金属氧化物。涂覆膜型Fe3O4湿敏元件的结构和性能12.3半导体及陶瓷湿度传感器12.3.2烧结体型将两种以上金属氧化物半导体材料烧结而成的多孔陶瓷的半导体陶瓷湿敏元件。1.MgCr2O4-TiO2湿敏元件结构：按MgCr2O4:TiO2=70%:30%混合烧结（1300℃）成陶瓷体，切片，印制电极制成感湿

7、体。感湿机理：陶瓷烧结体微结晶表面对水分子的吸、脱，电极间电阻变化——湿敏电阻。感湿特性：工作温度：150℃，最高达600℃；测湿范围：1~100%RH；稳定性好；响应时间20s；等。MgCr2O4-TiO2湿敏元件的结构和感湿特性曲线12.3半导体及陶瓷湿度传感器2.V2O5-TiO2陶瓷湿敏元件体积吸附多孔陶瓷烧结体湿敏元件，湿敏电阻。主要特点：测湿范围宽；耐高湿；响应快；但容易发生飘移。3.羟基磷灰石陶瓷湿敏元件4.ZnO-Cr2O5陶瓷湿敏元件无需加热清洗的半导体陶瓷烧结体湿敏元件。稳定性好；响应快：湿度变化20%时，响应时间约2s，吸湿、脱湿几乎

8、无滞后现象。12.3半导