《传感原理与检测技术》课程教学课件（PPT讲稿）第12章 湿度传感器

第12章湿度传感器湿度指大气中所含有的水蒸气量即大气的干湿程度2009年11月ZUST阮spruan@126.com

2009年11月 ZUST 阮 spruan@126.com 1 第12章 湿度传感器 湿度指大气中所含有的水蒸气量, 即大气的干湿程度

812.1湿度及湿度传感器的特性和分类12.1.1湿度的表示方法1.绝对湿度（AH）：表示单位体积内含水蒸质量绝对湿度单位一般采用g/m3、mg/m3。P,=m,/ V2.相对湿度气体的水蒸气密度与同温度下饱和水蒸气密度的比值，或者其绝对湿度与同温度时饱和状态的绝对湿度的比值称为湿度相对湿度。一般用百分数表示，记作“%RH"。相对湿度=(p,/pw）×100%RH2009年11月2ZUST阮spruan@126.com

2009年11月 ZUST 阮 spruan@126.com 2 §12.1 湿度及湿度传感器的特性和分类 12.1.1 湿度的表示方法 1.绝对湿度(AH): 表示单位体积内含水蒸质量。 绝对湿度单位一般采用g/m3 、 mg/m3 。 v = mv /V 2．相对湿度 气体的水蒸气密度与同温度下饱和水蒸气密度的 比值，或者其绝对湿度与同温度时饱和状态的绝 对湿度的比值称为湿度相对湿度。一般用百分数 表示，记作 “%RH”。 相对湿度= (v /  w ) T 100%RH

3.露点保持压力一定而降低待测气体温度至某一数值时，待测气体中的水蒸气达到饱和状态开始结露或结霜，此时的温度称为这种气体的露点或霜点（℃）.另有水的蒸气压等表示法32009年11月ZUST阮spruan@126.com

2009年11月 ZUST 阮 spruan@126.com 3 3.露点 保持压力一定而降低待测气体温度至某 一数值时,待测气体中的水蒸气达到饱和状 态开始结露或结霜,此时的温度称为这种气 体的露点或霜点(℃). 另有水的蒸气压等表示法

12.1.2湿度的基本原理和分类水分子亲和力型非水分子亲和力型水分子亲和力型利用水分子易于吸附在固体表面并渗透到固体内部的特性制成的传感器有电阻式，电容式非水分子亲和力型利用物理效应的方法测量如热敏电阻式。一般响应速度较快2009年11月ZUST阮spruan@126.com

2009年11月 ZUST 阮 spruan@126.com 4 12.1.2 湿度的基本原理和分类   水分子亲和力型 非水分子亲和力型 水分子亲和力型利用水分子易于吸附在固体 表面并渗透到固体内部的特性制成的传感器。 有电阻式，电容式。 非水分子亲和力型利用物理效应的方法测量， 如热敏电阻式。一般响应速度较快

12.1.3湿敏元件的主要特性参数1.湿度量程理想范围：0～100%RH;2.感湿特性曲线：感湿特征量-相对湿度特性曲线湿敏元件的感湿特征量随环境相对湿度变化的关系曲线，3.灵敏度感湿特性曲线的斜率。用不同环境湿度下的感湿特征量之比来表示灵敏度。R1% / R20% , R1% / R40%, R1% / R60%, R1% / Rg0% , R1% / R00%2009年11月5ZUST阮spruan@126.com

2009年11月 ZUST 阮 spruan@126.com 5 12.1.3 湿敏元件的主要特性参数 1.湿度量程 理想范围：0~100 %RH； 2.感湿特性曲线：感湿特征量-相对湿度特性曲线 湿敏元件的感湿特征量随环境相对湿度变化 的关系曲线。 3.灵敏度 感湿特性曲线的斜率。用不同环境湿度下的感湿特 征量之比来表示灵敏度。 1% 2 0% 1% 4 0% 1% 6 0% 1% 8 0% 1% 100% R / R ,R / R ,R / R ,R / R ,R / R

4.响应时间规定为响应相对湿度变化量的63%所需要的时间。5.湿度温度系数感湿特性曲线随环境温度而变化的特性参数湿度温度系数定义为：在湿敏元件感湿特征量恒定的条件下，感湿特征量值所表示的环境相对湿度随环境温度的变化率，即d(RH)?(12-3)dT|b=常数式中，T-绝对湿度；k一元件特征量；α一湿度温度系数（%RH/C）。对α=0.3%RH/℃的元件，如环境温度变20℃，将引起6%RH的测湿误差6.湿滞回线和湿滞回差62009年11月ZUST阮spruan@126.com

2009年11月 ZUST 阮 spruan@126.com 6 4.响应时间 规定为响应相对湿度变化量的63%所需要的时 间。 5.湿度温度系数 感湿特性曲线随环境温度而变化的特性参数。 对α=0.3%RH/℃的元件，如环境温度变20 ℃， 将引起6%RH的测湿误差。 6.湿滞回线和湿滞回差

812.2电解质系湿度传感器12.2.1无机电解质湿度传感器典型湿敏元件：LiCl工作原理:不挥发吸湿性盐(如LiCI)吸湿潮解,离子电导率发生变化结构：两电极+感湿膜感湿膜电阻随湿度变化，通过对其电阻的标定，即可知环境的湿度)特点：灵敏度高,可靠,准确：高湿环境中,潮解性盐的浓度会被稀释,使用寿命短:重复性变坏2009年11月7ZUST阮spruan@126.com

2009年11月 ZUST 阮 spruan@126.com 7 12.2.1 无机电解质湿度传感器 典型湿敏元件: LiCl; 工作原理:不挥发吸湿性盐(如LiCl)吸湿潮解,离子 电导率发生变化; 结构: 两电极+感湿膜; (感湿膜电阻随湿度变化,通过对其电阻的标定,即可知 环境的湿度) 特点:灵敏度高,可靠,准确; 高湿环境中,潮解性盐 的浓度会被稀释,使用寿命短;重复性变坏. §12.2 电解质系湿度传感器

LiCI主要有以下三类典型产品：1.Dunmore式湿度传感器BEBRRR8RAEBEA组成：0(a)10聚苯乙烯包封的铅管S0钯丝D21%0加有氯化锂的聚乙烯醋酸盐0.1(涂复)0.010306090需多个不同溶液比例的传感器组相对湿度7%(b)合使用,检测范围达(20~90)%RH.82009年11月ZUST阮spruan@126.com

2009年11月 ZUST 阮 spruan@126.com 8 LiCl主要有以下三类典型产品: 1.Dunmore式湿度传感器 组成: 需多个不同溶液比例的传感器组 合使用,检测范围达(20~90)%RH. (涂复)

2.浸渍式湿度传感器制作特点在天然树皮基片或玻璃带上直接浸渍LiC1溶液.检测范围达(20~90)%RH优点：高湿度下误差小，体积小：7.00吸附脱附6.515'℃o缺点：也要多个Ca?A6.0不同溶液浓度5.5的传感器组合5.0漫LiCI玻璃铂箱片4.500o00a铂箔片4.000000904050.607080相对湿度%RH()(a)玻璃带上浸LiCI的湿度传感器图12-22009年11月(a）结构：（b）电阻-湿度特性

2009年11月 ZUST 阮 spruan@126.com 9 2.浸渍式湿度传感器 制作特点:在天然树皮基片或玻璃带上直接浸 渍LiCl溶液.检测范围达(20~90)%RH 优点:高湿度下误差小,体积小; 缺点:也要多个 不同溶液浓度 的传感器组合

3.光硬化树脂电解质湿敏元件利用耐高湿、高温的光硬化树脂代替PVA，可得80度下使用，不怕水的传感器。UV固化2009年11月10ZUST阮spruan@126.com

2009年11月 ZUST 阮 spruan@126.com 10 3.光硬化树脂电解质湿敏元件 利用耐高湿、高温的光硬化树脂代 替PVA，可得80度下使用，不怕水 的传感器。 UV固化