濕度傳感器的發(fā)展趨勢
發(fā)布時間:2008/5/29 0:00:00 訪問次數:361
摘要：介紹濕敏元件的特性，重點闡述集成濕度傳感器、單片智能化濕度/溫度傳感器的性能特點及產品分類，最后給出集成濕度傳感器典型產品的技術指標。
關鍵詞：集成濕度傳感器 單片智能濕度/溫度傳感器 校準 補償
在工農業(yè)生產、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門，經常需要對環(huán)境濕度進行測量及控制。但在常規(guī)的環(huán)境參數中，濕度是最難準確測量的一個參數。用干濕球濕度計或毛發(fā)濕度計來測量濕度的方法，早已無法滿足現代科技發(fā)展的需要。這是因為測量濕度要比測量溫度復雜的多，溫度是個獨立的被測量，而濕度卻受其他因素（大氣壓強、溫度）的影響。此外，濕度的標準也是一個難題。國外生產的濕度標定設備價格十分昂貴。
近年來，國內外在濕度傳感器研發(fā)領域取得了長足進步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數檢測的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代濕度/溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測量技術提高到新的水平。
1 濕敏元件的特性
濕敏元件是最簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要電阻式、電容式兩大類。
1.1 濕敏電阻
濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。濕敏電阻的種類很多，例如金屬氧化特濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優(yōu)點是靈敏度高，主要缺點是線性度和產品的互換性差。
1.2 濕敏電容
濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋酸纖維等。當環(huán)境濕度發(fā)生改變時，濕敏電容的介電常數發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。濕敏電容的主要優(yōu)點是靈敏度高、產品互換性好、響應速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。國外生產濕敏電容的主廠家有humirel公司、philips公司、siemens公司等。以humirel公司生產的sh1100型濕敏電容為例，其測量范圍是（1%～99%）rh，在55%rh時的電容量為180pf（典型值）。當相對濕度從0變化到100%時，電容量的變化范圍是163pf～202pf。溫度系數為0.04pf/℃，濕度滯后量為±1.5%，響應時間為5s。
除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質離子型濕敏元件、重量型濕敏元件（利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率）、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差，在檢測環(huán)境濕度時，濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中，很容易被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性。
表1 集成濕度傳感器的主要技術指標
| 產品型號 | 測量范圍/（%rh） | 測量精度/（%rh） | 電源電壓/v | 電源電流μa | 輸出范圍或 輸出形式 | 工作溫度范圍/℃ | 主要特點 | |||||||||||||||||||||||||||
| hih-3602 | 0～100 | ±2 | 4～5.8 | 200 | 0.8v～3.9 | -40～+85 | 線性電壓輸出線， hih-3610的性能最好， 抗污染能力最強 | |||||||||||||||||||||||||||
| hih-3605 | 0～100 | ±2 | 4～5.8 | 200 | 0.8v～3.9v | -40～+85 | ||||||||||||||||||||||||||||
| hih-3610 | 0～100 | ±2 | 4～5.8 | 200 |
摘要：介紹濕敏元件的特性，重點闡述集成濕度傳感器、單片智能化濕度/溫度傳感器的性能特點及產品分類，最后給出集成濕度傳感器典型產品的技術指標。 關鍵詞：集成濕度傳感器 單片智能濕度/溫度傳感器 校準 補償 在工農業(yè)生產、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門，經常需要對環(huán)境濕度進行測量及控制。但在常規(guī)的環(huán)境參數中，濕度是最難準確測量的一個參數。用干濕球濕度計或毛發(fā)濕度計來測量濕度的方法，早已無法滿足現代科技發(fā)展的需要。這是因為測量濕度要比測量溫度復雜的多，溫度是個獨立的被測量，而濕度卻受其他因素（大氣壓強、溫度）的影響。此外，濕度的標準也是一個難題。國外生產的濕度標定設備價格十分昂貴。 近年來，國內外在濕度傳感器研發(fā)領域取得了長足進步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數檢測的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代濕度/溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測量技術提高到新的水平。 1 濕敏元件的特性 濕敏元件是最簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要電阻式、電容式兩大類。 1.1 濕敏電阻 濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。濕敏電阻的種類很多，例如金屬氧化特濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優(yōu)點是靈敏度高，主要缺點是線性度和產品的互換性差。 1.2 濕敏電容 濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋酸纖維等。當環(huán)境濕度發(fā)生改變時，濕敏電容的介電常數發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。濕敏電容的主要優(yōu)點是靈敏度高、產品互換性好、響應速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。國外生產濕敏電容的主廠家有humirel公司、philips公司、siemens公司等。以humirel公司生產的sh1100型濕敏電容為例，其測量范圍是（1%～99%）rh，在55%rh時的電容量為180pf（典型值）。當相對濕度從0變化到100%時，電容量的變化范圍是163pf～202pf。溫度系數為0.04pf/℃，濕度滯后量為±1.5%，響應時間為5s。 除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質離子型濕敏元件、重量型濕敏元件（利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率）、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差，在檢測環(huán)境濕度時，濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中，很容易被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性。
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