湿度传感器原理与应用

应用:半导体净化车间应用:温室应用:气象玉山应用:文物保护:敦煌应用:健康玉山温度℃水饱和蒸汽压(pa)-20103-1025606111012272023383042454073816019934100101325106105104103102101-20020406080100温度/℃水饱和蒸汽压(pa)8.2.1湿度定义：饱和蒸汽压8.2.1湿度定义：绝对湿度绝对湿度（Absolutehumidity）单位体积（1m3）的气体中含有水蒸气的质量（g）。单位∶AH=g/m3绝对湿度也可以用温度与水蒸气分压表示8.2.1湿度定义:相对湿度（Relativehumidity）气体中的绝对湿度Pv与该温度气体饱和状态的绝对湿度Ps之比表示∶RH=Pv/Ps×100%根据气体定律,水蒸气的质量正比于水蒸气分压所以，气体中的水蒸气分压（e）与该温度气体饱和水蒸气压（ｅs）的比，用百分比表示。表示∶RH=e/es×100%相对湿度最常用。8.2.1湿度定义:换算已知温度，RH和AH可以互相换算例如：20℃,RH=60%.求AH20℃的饱和蒸汽压为2338pa,水蒸气分压为2338*60%=1400pa相当于大气压：1400/101325=0.0138（20℃）相当于大气压：0.0138*273/（273+20）＝0.0108（0℃）1m3的水蒸气摩尔数：0.0108*1/0.0224*=0.481m3的水蒸气质量：0.48*18＝8.64（g)答案：AH=8.64g/m3依据PV=RT8.2.1湿度定义：换算例如：30℃,水蒸汽分压为2000pa,求RH,AH(1)RH=2000/4245=47%很舒适(2)AH0℃分压:2000*273/（273+30）＝1800Pa大气压:1800/105＝0.0181m3的的水蒸气质量：0.75*18＝13.5（g)答案：AH=13.5g/m31m3的摩尔数：0.018/0.024＝0.75mol8.2.1湿度定义结露106105104103102101-20020406080100温度/℃水饱和蒸汽压(pa)如果绝对湿度不变:则温度增加RH减小温度降低RH增加右图的例子:30℃,RH=50%到10℃左右结露,若升高到60℃,RH降到10%8.2.1湿度定义露点例如：30℃,水蒸汽分压为2000,求露点由图求出,露点约为20℃水蒸汽压:0.3*4245=1330例如：30℃,RH=30%,求露点由图求出,露点约为10℃将温度为T1的气体冷却,开始结露的温度T2显然,温度T1时的水蒸汽压=温度T2的饱和水蒸汽压主要参数1．湿度量程2．相对湿度特性曲线3．灵敏度4．温度系数5.响应时间6.湿滞迴线7.电压特性8.频率特性9.其他：精度，温度范围，稳定性，寿命湿度量程湿度测量的全量程为0％～100％RH。但对一种具体的传感器一般是无法覆盖全量程的，所以湿度传感器的标称量称越大，使用的价值就越大。木材干燥0-40%空调30-70%气象0-100%相对湿度特性曲线020406080100RH/%感湿特征量正特性负特性灵敏度S020406080100RH/%感湿特征量Y斜率dRHdYS温度系数C020406080100RH/%感湿特征量YT2T1Y2Y1％100112TYYYC特征量温度系数％10012THHC感湿温度系数H2H1响应时间τRH/%Y10.63τ阶跃湿度变化输出特征量0－63％的时间湿滞迴线020406080100RH/%感湿特征量YY2Y1％10012FSYYY湿滞量YFS电压，频率特性AC的理由：（1）电容驱动（2）电阻型的电解防止最大电压幅度限制（防止发热）最大频率限制8.2.3湿度传感器器件现代：传感器电阻型传感器电容型传感器古典：称重毛发干湿球露点电磁波吸收毛发湿度计优点-使用简单，测量工程装置安装成本低-本低应用缺点-维修费用高-要频繁地对毛发进行长度还原-湿度测量范围小（15%至85%RH)-高误差-测量慢-非电量输出干湿球湿度计干球温度气温湿球温度RH有关露点湿度计半导体制冷温度测量镜面观测读数显示美国EdgeTech公司1500型电容型湿度传感器结构采用电容型高分子介质材料制成的温度传感器电容器介质材料:高分子薄膜,醋酸纤维素等吸附水分后,介电系数就增大，电容量增大特点:灵敏度高,线性好电容型湿度传感器结构湿度传感器电容型湿度传感器产品名称:湿度传感器（电容型）产品型号:VHM10产品厂商:深圳市矢量科技有限公司简单介绍V-HM10V系列湿度模块电压（0.8~3.9VDC）输出线性无需避光，无需防静电，高湿后恢复时间短。湿度传感器电容型参数主要参数（Ta=25°C，Vs=5VDC）湿度测量范围5~99%RH精度(40to60%RH)±3%RH温度系数(10~50°C)0.2%RH/°C供电电压5VDC消耗电流1.1mA(5VDC)输出（0--100%RH线性对应0.8V--3.9V）工作温度范围-10~60°C储存温度范围-30~70°C长期稳定性1%RH/年恢复时间（在90%RH环境中存放150小时后）10s响应时间(33to76%RH,慢流动的空气中)30s湿度传感器电阻型产品名称:湿度传感器（电阻型）产品型号:CHR-01产品厂商:广州西博臣科技有限公司简单介绍采用功能高分子膜涂敷在带有导电电极陶瓷衬底上,形成阻抗随相对湿度变化成对数变化的敏感部件,导电机理为水分子的存在影响高分子膜内部导电离子的迁移率湿度传感器电阻型参数特性参数工作温度范围0℃～＋85℃检测范围20～95%RH检测精度±5%RH工作电压AC1V（50～2KHz）特征阻抗范围30(21～45)KΩ(60%RH,25℃)响应时间12s(20%～90%)湿度漂移（/年)±2%RH湿滞≤1.5%RH陶瓷型湿度传感器材料：金属氧化物特性：具有感湿特性电阻率随湿度下降RH/%R/Ω108107106105104103020406080100Fe3O4的例子陶瓷型湿度传感器结构:薄膜型基片梳状电极引线感湿膜陶瓷型湿度传感器结构:体型基片梳状电极引线感湿膜MOSFET湿敏器件感湿膜DSGnnP水汽H+扩散到删电极附近影响阈值电压改变源漏电流8.2.4应用:电阻型R1R3RH-+E～R2分压:AVout122////RRRRREVHHA23RRVVAout放大:注意:(1)RH≈R2(2)运放输入阻抗RH(3)交流供电小结(1)湿度传感器:定义及作用(2)饱和水蒸气压,水蒸气分压,绝对湿度,相对湿度,露点(3)湿度传感器两大类:电阻,电容