最新模块三--湿度传感器及其应用PPT课件.ppt

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1、模块三--湿度传感器及其应用一、湿度传感器概述湿度是指物质中所含水分的量，可通过湿度传感器进行测量。湿度传感器是将环境湿度转换为电信号的装置，现代化的工农业生产及科学实验对空气湿度的重视程度日益提高，要求也越来越高，如果湿度不能满足要求，将会造成不同程度的不良后果。1．湿度的表示方法狭义的湿度是指空气中水汽的含量，常用绝对湿度、相对湿度和露点（或露点温度）等来表示。（1）绝对湿度绝对湿度是指在一定温度及压力条件下，单位体积待测气体中含水蒸气的质量，即水蒸气的密度，其数学表达式为（3-1）式中Mv——待测气体中水蒸气的质量；V——待测气体的总体积；Ha——待测气体的绝对湿

2、度，单位为g/m3。2．湿度传感器的主要特性（1）感湿特性感湿特性为湿度传感器的感湿特征量（如电阻、电容、频率等）随环境湿度变化的规律，常用感湿特征量和相对湿度的关系曲线来表示，如图3-1所示。图3-1湿敏元件的感湿特性曲线按曲线的变化规律，感湿特性曲线可分为正特性曲线和负特性曲线。性能良好的湿度传感器，要求在所测相对湿度范围内，感湿特征量的变化为线性变化，其斜率大小要适中。（2）湿度量程湿度传感器能够比较精确测量相对湿度的最大范围称为湿度量程。一般来说，使用时不得超过湿度量程规定值。所以在应用中，希望湿度传感器的湿度量程越大越好，以0%~100%RH为最佳。湿度传感器

3、按其湿度量程可分为高湿型、低湿型及全湿型三大类。高湿型适用于相对湿度大于70%RH的场合；低湿型适用于相对湿度小于40%RH场合；而全湿型则适用于0%~100%RH的场合。（3）灵敏度灵敏度为湿度传感器的感湿特征量随相对湿度变化的程度，即在某一相对湿度范围内，相对湿度改变1%RH时，湿度传感器的感湿特征量的变化值，也就是该湿度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，在不同的湿度范围内具有不同的斜率，因此常用湿度传感器在不同环境湿度下的感湿特征量之比来表示其灵敏度。如R1%/R10%表示器件在1%RH下的电阻值与在10%RH下的电阻值之比。

4、（4）响应时间当环境湿度增大时，湿敏器件有一吸湿过程，并产生感湿特征量的变化。而当环境湿度减小时，为检测当前湿度，湿敏器件原先所吸的湿度要消除，这一过程称为脱湿。所以用湿敏器件检测湿度时，湿敏器件将随之发生吸湿和脱湿过程。在一定环境温度下，当环境湿度改变时，湿敏传感器完成吸湿过程或脱湿过程（感湿特征量达到稳定值的规定比例）过程所需要的时间，称为响应时间。感湿特征量的变化滞后于环境湿度的变化，所以实际多采用感湿特征量的改变量达到总改变量的90%所需要的时间，即以相应的起始湿度和终止湿度这一变化区间90%的相对湿度变化所需的时间来计算。（5）感湿温度系数湿度传感器除对环境湿

5、度敏感外，对温度也十分敏感。湿度传感器的温度系数是表示湿度传感器的感湿特性曲线随环境温度而变化的特性参数。在不同环境温度下，湿度传感器的感湿特性曲线是不同的，如图3-2所示。图3-2湿敏元件的温度特性湿度传感器的感湿温度系数定义为：湿度传感器在感湿特征量恒定的条件下，当温度变化时，其对应相对湿度将发生变化，这两个变化量之比（参见式（3-3）），称为感湿温度系数。（3-3）显然，湿度传感器感湿特性曲线随温度的变化越大，由感湿特征量所表示的环境湿度与实际的环境湿度之间的误差就越大，即感湿温度系数越大。因此，环境温度的不同将直接影响湿度传感器的测量误差。故在环境温度变化比较大

6、的地方测量湿度时，必须进行修正或外接补偿。湿度传感器的感湿温度系数越小越好。传感器的感湿温度系数越小，在使用中受环境温度的影响也就越小，传感器就越实用。一般湿度传感器的感湿温度系数在0.2~0.8%RH/℃。图3-3湿度传感器的湿滞特性（6）湿滞特性一般情况下，湿度传感器不仅在吸湿和脱湿两种情况下的响应时间有所不同（大多数湿敏器件的脱湿响应时间大于吸湿响应时间），而且其感湿特性曲线也不重合。在吸湿和脱湿时，两种感湿特性曲线形成一个环形线，称为湿滞回线。湿度传感器这一特性称为湿滞特性，如图3-3所示。湿滞回差表示在湿滞回线上，同一感湿特征量值下，吸湿和脱湿两种感湿特性曲线

7、所对应的两湿度的最大差值。在电阻为X值时，ΔRH=RHH-RHL，显然湿度传感器的湿滞回差越小越好。（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，由于尘土、油污、有害气体等的影响，其感湿特性将发生变化的特性。（8）互换性湿度传感器的一致性和互换性差。当使用中湿度传感器被损坏，那么有时即使换上同一型号的传感器也需要再次进行调试。综上所述，一个理想的湿度传感器应具备以下性能和参数：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，感湿温度系数小。④响应时间短。⑤湿滞回差小，测量精度高。⑥