近年來,國內外在濕度傳感器研發領域(yù)取得了長(zhǎng)足進步。濕敏傳感器正(zhèng)從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數檢測(cè)的方向(xiàng)迅速發展,為開(kāi)發新一代濕度/溫度測控係統創(chuàng)造了有利條件,也將濕度測(cè)量技術提高到了新的水(shuǐ)平。
1、 濕敏元件的特性
濕敏元件是最簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類。
1.1 濕敏電阻
濕敏電阻(zǔ)的特點是在基片(piàn)上覆蓋一層用感濕材料製成的膜,當空氣(qì)中的水蒸氣(qì)吸附在感濕膜上時,元件的電阻率和電阻值都發生變化(huà),利用這一特性即可測量濕度(dù)。濕敏電阻的種類(lèi)很多,例如金屬氧化特濕敏電(diàn)阻、矽濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優點是靈敏度高,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(bān)是(shì)用高分子薄膜電容製成(chéng)的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋酸纖維(wéi)等。當環境濕度(dù)發生改變(biàn)時,濕敏電容的介電常數發生變化,使(shǐ)其電容量也發生變(biàn)化,其電容變化量與相對濕(shī)度(dù)成(chéng)正(zhèng)比。濕敏電容的(de)主要優點是靈敏度高、產品互換性好、響應速度快、濕度的滯後量小(xiǎo)、便於製造、容易(yì)實現小型化和集(jí)成(chéng)化,其精度(dù)一般比濕敏電阻要低一些。國外生產濕敏電(diàn)容的(de)主廠家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公(gōng)司等。以Humirel公司生(shēng)產的SH1100型濕敏電容為例,其測(cè)量(liàng)範圍是(1%~99%)RH,在(zài)55%RH時的電容量為180pF(典型值(zhí))。當相對濕度從0變化到100%時,電容量的變化範圍是(shì)163pF~202pF。溫度(dù)係數為0.04pF/℃,濕度滯後量為(wéi)±1.5%,響(xiǎng)應時間為5s。
除電阻式、電容式濕敏元(yuán)件之外,還(hái)有電解質離子型濕(shī)敏元件、重量(liàng)型濕敏(mǐn)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、聲表麵波濕敏元件等。濕敏元(yuán)件的線性度及抗(kàng)汙染性差,在檢測環境濕度時,濕敏元件要長期(qī)暴露在待測環(huán)境中,很容易被汙染而影響其測(cè)量精(jīng)度及長期穩(wěn)定性。
2、 集成濕度(dù)傳感器的性能特(tè)點及產品分類
目前(qián),國外生產集成濕度傳感器(qì)的主要廠家及典型產品分別為Honeywell公司(HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型),Humirel公司(HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型),Sensiron公司(SHT11、SHT15型)。這些產品可分成以下三種類型:
2.1 線性電壓輸出式集(jí)成濕度傳感器
典型產品有HIH3605/3610、HM1500/1520。其主要特點(diǎn)是采(cǎi)用恒壓供(gòng)電,內置(zhì)放大電路,能輸出與(yǔ)相對濕度呈比(bǐ)例關(guān)係(xì)的伏特級電壓信(xìn)號,響應(yīng)速度(dù)快,重複性好,抗汙染能力強(qiáng)。
2.2 線性頻率輸(shū)出集成濕度傳感器
典(diǎn)型(xíng)產品為HF3223型(xíng)。它采用模塊式結構,屬於(yú)頻率(lǜ)輸出式(shì)集成濕度傳感器,在55%RH時的輸出頻率為8750Hz(型(xíng)值),當上(shàng)對濕度從(cóng)10%變化(huà)到95%時,輸出頻率就從9560Hz減小到8030Hz。這種傳感器具(jù)有(yǒu)線性度好、抗幹擾能力強、便於配數(shù)字(zì)電(diàn)路或單片機、價格低等優點。
2.3 頻率/溫度(dù)輸出式集成濕度傳感器
典型產品為(wéi)HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外,還增加了溫度信號(hào)輸出端(duān),利用負溫度係數(NTC)熱敏電阻作(zuò)為(wéi)溫度傳感器。當(dāng)環境(jìng)溫度(dù)變化時,其(qí)電阻值也相應改變並且從NTC端引出(chū),配上(shàng)二次儀表即可測量出溫度值。
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