濕度傳感器原理與應(yīng)用

濕度傳感器原理與應(yīng)用第1頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六應(yīng)用:半導體凈化車間第2頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六應(yīng)用:溫室第3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六應(yīng)用:氣象玉山第4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六應(yīng)用:文物保護:敦煌第5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六應(yīng)用:健康玉山第6頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六溫度℃水飽和蒸汽壓(pa)-20103-1025606111012272023383042454073816019934100101325106105104103102101-20020406080100溫度/℃水飽和蒸汽壓(pa)8.2.1濕度定義：飽和蒸汽壓第7頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六8.2.1濕度定義：絕對濕度絕對濕度（Absolute

humidity）

單位體積（1m3）的氣體中含有水蒸氣的質(zhì)量（g）。

單位∶AH=g/m3

絕對濕度也可以用溫度與水蒸氣分壓表示

第8頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六8.2.1濕度定義:相對濕度（Relative

humidity）氣體中的絕對濕度Pv與該溫度氣體飽和狀態(tài)的絕對濕度Ps之比

表示∶RH=Pv/Ps×100%

根據(jù)氣體定律,水蒸氣的質(zhì)量正比于水蒸氣分壓所以，

氣體中的水蒸氣分壓（e）與該溫度氣體飽和水蒸氣壓（ｅs）的比，用百分比表示。

表示∶RH=e/es×100%

相對濕度最常用。第9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六8.2.1濕度定義:換算已知溫度，RH和AH可以互相換算例如：20℃,RH=60%.求AH20℃的飽和蒸汽壓為2338pa,水蒸氣分壓為2338*60%=1400pa相當于大氣壓：1400/101325=0.0138（20℃）相當于大氣壓：0.0138*273/（273+20）＝0.0108（0℃）1m3的水蒸氣摩爾數(shù)：0.0108*1/0.0224*=0.481m3的水蒸氣質(zhì)量：0.48*18＝8.64（g)答案：AH=8.64g/m3依據(jù)PV=RT第10頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六8.2.1濕度定義：換算例如：30℃,水蒸汽分壓為2000pa,求RH,AH(1)RH=2000/4245=47%很舒適(2)AH0℃分壓:2000*273/（273+30）＝1800Pa大氣壓:1800/105＝0.0181m3的的水蒸氣質(zhì)量：0.75*18＝13.5（g)答案：AH=13.5g/m31m3的摩爾數(shù)：0.018/0.024＝0.75mol第11頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六8.2.1濕度定義結(jié)露106105104103102101-20020406080100溫度/℃水飽和蒸汽壓(pa)如果絕對濕度不變:則溫度增加RH減小

溫度降低RH增加

右圖的例子:30℃,RH=50%到10℃左右結(jié)露,若升高到60℃,RH降到10%第12頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六8.2.1濕度定義露點例如：30℃,水蒸汽分壓為2000,求露點由圖求出,露點約為20℃水蒸汽壓:0.3*4245=1330例如：30℃,RH=30%,求露點由圖求出,露點約為10℃將溫度為T1的氣體冷卻,開始結(jié)露的溫度T2顯然,溫度T1時的水蒸汽壓=溫度T2的飽和水蒸汽壓第13頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六主要參數(shù)1．濕度量程2．相對濕度特性曲線3．靈敏度4．溫度系數(shù)

響應(yīng)時間

濕滯迴線7.電壓特性8.頻率特性其他：精度，溫度范圍，穩(wěn)定性，壽命第14頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六濕度量程濕度測量的全量程為0％～100％RH。但對一種具體的傳感器一般是無法覆蓋全量程的，所以濕度傳感器的標稱量稱越大，使用的價值就越大。木材干燥0-40%空調(diào)30-70%氣象0-100%第15頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六相對濕度特性曲線020406080100RH/%感濕特征量正特性負特性第16頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六靈敏度S020406080100RH/%感濕特征量Y斜率第17頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六溫度系數(shù)C020406080100RH/%感濕特征量YT2T1

Y2Y1特征量溫度系數(shù)感濕溫度系數(shù)H2H1第18頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六響應(yīng)時間τRH/%Y10.63τ階躍濕度變化輸出特征量0－63％的時間第19頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六濕滯迴線020406080100RH/%感濕特征量YY2Y1濕滯量YFS第20頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六電壓，頻率特性AC的理由：（1）電容驅(qū)動（2）電阻型的電解防止最大電壓幅度限制（防止發(fā)熱）最大頻率限制

第21頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六8.2.3濕度傳感器器件現(xiàn)代：傳感器電阻型傳感器電容型傳感器古典：稱重

毛發(fā)干濕球

露點電磁波吸收第22頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六毛發(fā)濕度計優(yōu)點-使用簡單，測量工程裝置安裝成本低

-本低應(yīng)用缺點-維修費用高

-要頻繁地對毛發(fā)進行長度還原

-濕度測量范圍?。?5%至85%RH)

-高誤差

-測量慢-非電量輸出第23頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六干濕球濕度計干球溫度氣溫濕球溫度RH有關(guān)第24頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六露點濕度計半導體制冷溫度測量鏡面觀測讀數(shù)顯示美國EdgeTech公司1500型第25頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六電容型濕度傳感器結(jié)構(gòu)采用電容型高分子介質(zhì)材料制成的溫度傳感器

電容器介質(zhì)材料:高分子薄膜,醋酸纖維素等吸附水分后,介電系數(shù)就增大，電容量增大特點:靈敏度高,線性好第26頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六電容型濕度傳感器結(jié)構(gòu)第27頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六濕度傳感器電容型濕度傳感器產(chǎn)品名稱:濕度傳感器（電容型）

產(chǎn)品型號:VHM10

產(chǎn)品廠商:深圳市矢量科技有限公司

簡單介紹

V-HM10V系列濕度模塊電壓（0.8~3.9VDC）輸出線性無需避光，無需防靜電，高濕后恢復時間短。第28頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六濕度傳感器電容型參數(shù)主要參數(shù)（Ta=25°C，Vs=5VDC）

濕度測量范圍5~99%RH

精度(40to60%RH)±3%RH

溫度系數(shù)(10~50°C)0.2%RH/°C

供電電壓5VDC

消耗電流1.1mA(5VDC)

輸出（0--100%RH線性對應(yīng)0.8V--3.9V）

工作溫度范圍-10~60°C

儲存溫度范圍-30~70°C

長期穩(wěn)定性<1%RH/年

恢復時間（在>90%RH環(huán)境中存放150小時后）10s

響應(yīng)時間(33to76%RH,慢流動的空氣中)30s第29頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六濕度傳感器電阻型產(chǎn)品名稱:濕度傳感器（電阻型）

產(chǎn)品型號:CHR-01

產(chǎn)品廠商:廣州西博臣科技有限公司

簡單介紹

采用功能高分子膜涂敷在帶有導電電極陶瓷襯底上,形成阻抗隨相對濕度變化成對數(shù)變化的敏感部件,導電機理為水分子的存在影響高分子膜內(nèi)部導電離子的遷移率第30頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六濕度傳感器電阻型參數(shù)特性參數(shù)

工作溫度范圍0℃～＋85℃檢測范圍20～95%RH檢測精度

±5%RH工作電壓AC1V（50～2KHz）特征阻抗范圍30(21～45)KΩ(60%RH,25℃)響應(yīng)時間

<

12s

(20%～90%)濕度漂移（/年)±2%RH濕滯≤1.5%RH第31頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六陶瓷型濕度傳感器材料：金屬氧化物特性：具有感濕特性電阻率隨濕度下降RH/%R/Ω108107106105104103020406080100Fe3O4的例子第32頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六陶瓷型濕度傳感器結(jié)構(gòu):薄膜型基片梳狀電極引線感濕膜第33頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六陶瓷型濕度傳感器結(jié)構(gòu):體型基片梳狀電極引線感濕膜第34頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六MOSFET濕敏器件感濕膜DSGnnP水汽H+擴散到刪電極附近影響閾值電壓改變源漏電流第