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摘要：介紹濕敏元件的特性,重點(diǎn)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(diǎn)及產(chǎn)品分類(lèi),最后給出集成濕度傳感器典型產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。
關(guān)鍵詞：集成濕度傳感器 單片智能濕度/溫度傳感器 校準(zhǔn) 補(bǔ)償
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國(guó)防、科研、航天等部門(mén),經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境濕度進(jìn)行測(cè)量及控制。但在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中,濕度是最難準(zhǔn)確測(cè)量的一個(gè)參數(shù)。用干濕球濕度計(jì)或毛發(fā)濕度計(jì)來(lái)測(cè)量濕度的方法,早已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代科技發(fā)展的需要。這是因?yàn)闇y(cè)量濕度要比測(cè)量溫度復(fù)雜的多,溫度是個(gè)獨(dú)立的被測(cè)量,而濕度卻受其他因素(大氣壓強(qiáng)、溫度)的影響。此外,濕度的標(biāo)準(zhǔn)也是一個(gè)難題。國(guó)外生產(chǎn)的濕度標(biāo)定設(shè)備價(jià)格十分昂貴。
近年來(lái),國(guó)內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。濕敏傳感器正從簡(jiǎn)單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)的方向迅速發(fā)展,為開(kāi)發(fā)新一代濕度/溫度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件,也將濕度測(cè)量技術(shù)提高到新的水平。
1 濕敏元件的特性
濕敏元件是最簡(jiǎn)單的濕度傳感器。濕敏元件主要電阻式、電容式兩大類(lèi)。
1.1 濕敏電阻
濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜,當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí),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(cè)量濕度。濕敏電阻的種類(lèi)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(diǎn)是靈敏度高,主要缺點(diǎn)是線(xiàn)性度和產(chǎn)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(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí),濕敏電容的介電常數(shù)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(duì)濕度成正比。濕敏電容的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應(yīng)速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實(shí)現(xiàn)小型化和集成化,其精度一般比濕敏電阻要低一些。國(guó)外生產(chǎn)濕敏電容的主廠(chǎng)家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司生產(chǎn)的SH1100型濕敏電容為例,其測(cè)量范圍是(1%～99%)RH,在55%RH時(shí)的電容量為180pF(典型值)。當(dāng)相對(duì)濕度從0變化到100%時(shí),電容量的變化范圍是163pF～202pF。溫度系數(shù)為0.04pF/℃,濕度滯后量為±1.5%,響應(yīng)時(shí)間為5s。
除電阻式、電容式濕敏元件之外,還有電解質(zhì)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(lái)改變振蕩頻率)、光強(qiáng)型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線(xiàn)性度及抗污染性差,在檢測(cè)環(huán)境濕度時(shí),濕敏元件要長(zhǎng)期暴露在待測(cè)環(huán)境中,很容易被污染而影響其測(cè)量精度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
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