氯化锂湿度传感器的原理.doc

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1、湿度传感器是除湿机的重要组成部分。氯化锂湿度传感器由湿敏元件和转换电路等组成，它是将环境湿度变换为电信号的装置。氯化锂湿度传感器在工业、农业、气象、医疗以及日常生活等方面都得到了广泛的应用。理想的湿敏传感器的特性要求是：适合于在宽沮、湿度范围内使用，测量精度高l使用寿命长，稳定性好；响应速度快，湿滞回差小，重现性好I灵敏度高，线性好，温度系数小I制造工艺简单，易于批量生产，转换电路简单，成本低；抗腐蚀，耐低温和高温特性等．(1)基本原理自然界中许多物质的导电能力和它们的含湿量有关，而相对湿度又是影响这些物质含湿量的主要因素。例如氯化锂在大气中不分解、不挥发，也不变质，是一种

2、具有稳定的离子型结构的无机盐，它的饱和蒸汽压很低，在同一温度下为水的饱和蒸汽压的10%左右。在空气的相对湿度低于l2%时，氯化锂在空气中呈固相，电阻牢很高，相当于绝缘体l当空气的相对湿度高于12%时，放置在空气中昀氯化锂就吸收空气中的水分而潮解成溶液，只有当它的蒸汽压等于周围空气的水蒸气分压力时才处于平衡状态。因此，随着空气相对湿度的增加，氯化锂的吸湿量也随之增加，从而使氯化锂中导电的离子数也随之增加，最后导致它的电阻率降低、电阻减小．当氯化锂的蒸汽压高于空气的水蒸气分鹾力时，氯化锂就放出水分，导致电阻率升高、电阻增大。利用氯化锂的电阻率随空气相对湿度变化的特性制成湿度传感

3、器，根据测量线路的不同可区分为氯化锂电阻式湿度计和氯化锂露点式湿度计。(2)氯化枉电阻式湿度计测量路．略氯化锂电阻式湿度计信号发生器测头是把梳状的金属箔或镀金箔制在绝缘板上（图5-6），也可以用两根平行的铱丝或铂丝绕制在绝缘柱上(图5-7)，利用多孔塑料聚乙烯醇作为胶合剂，使氯化锂溶液均匀地附在绝缘板的表面，多孔塑料能保证水蒸气和氯化锂溶液之间有良好的接触，两极平行的金属箔本身并不接触，而依靠氯化锂盐溶液层构成回路，使得空气中相对湿度的变化转化为氯化锂信号发生器测头电阻的变化，并把它接人不平衡交流电桥的一个桥臂，于是不平衡电桥的电位差输出也就反映了空气相对湿度的变化，这样，

4、只要测量出不平衡电桥对角线上的电位差变化就可以确定空气的相对湿度8。必须指出，氯化锂电阻值的变化不仅与相对湿度有关，而且还与周围环境的温空气湿度与气体成分检测温度有关，因此，氯化锂电阻式湿度计的信号发生器测头要做成不同的规格以适应不同环境温度变化的范围，此外，为减少环境温度变化对湿度测量的影响，可选择适当阻值的温度补偿电阻接人测量线路中测头的相邻桥臂，以补偿温度对湿度测量的影响。氯化锂电阻式湿度计的单片测头的感湿范围比较窄，一般只有15%—20%．为了克服这一缺点，采用多片感湿元件组合成宽量程的氯化锂电阻式湿度计，其信号发生器的组合原理如图5-7所示，图中感湿元件（涂有不同

5、浓度的氯化锂溶液）JR．．Rz，…分别适应不同的相对湿度范围。它的工作原理是：当环境的相对湿度处于低湿范围时，低温感湿元件R，就投人工作，该支路的工业除湿机电导就随相应的湿度而变化，此时高湿的感湿元件Rz，JR，的电阻较高，所在支路的电导几乎为零；当环境的相对湿度变化到佟时，Rz支路的电导有最大值，R：支路投人工作，相应支路的电导就随相对湿度而变化，同样此时高湿感湿元件R，，凡的电阻较高，所在支路的电导几乎为零．以此类推，当环境湿度变化到高温范围时，其余支路的感湿元件R，，尺．，…将依次投入工作，输出的总电导将是各支路电导值之和并随相对湿度改变听改变，(3)氯化锂零点式湿度

6、计氯化锂检测元件的测湿原理，是通过测量氯化锂饱和溶液的水汽压与环境水汽压平衡时的温度来确定空气露点。氯化锂湿度计的传感器在通电前或开始通电时，传感器温度和周围的空气温度相等。传感器上氯化锂的蒸汽分压力低于空气的水汽分压力时氯化锂吸收空气中的水分，成为溶液状态，两电极间的电阻很小，通过电流很大I通电后，传感器逐渐加热，氯化锂溶液中的水汽分压力逐渐上升，水汽析出；当传感器温度升至一定值后，氯化锂的水汽分压力传感器不再加热，维持在一定温度上．由于空气中水汽分压力的变化，传感器有一对应的温度，所以测得传感器的温度，即可知空气中水汽分压力的大小。水汽分压力是空气露点的函效，因此得出传

7、感器的温度，即可知空气的露点温度．知道了露点温度和空气温度后，即可计算出空气的相对湿度。氯化锂露点式湿度计与氯化锂电阻式湿度计相似，测头上都绕有两根平行的金属丝并涂有氯化锂溶液，两者都是以氯化锂吸湿后的电阻率随被测空气的相对湿度的增加而硪小这一基本特性为基础而制成的，但两者的具体结构不同，测量方法也不相同。