第十五章濕度傳感器課件

濕度傳感器1濕度傳感器1目錄一、簡介二、濕度及濕度傳感器三、電解質(zhì)系濕度傳感器四、半導體及陶瓷濕度傳感器五、有機物及高分子聚合物濕度傳感器六、濕度傳感器的應用及發(fā)展動向本章小結2目錄一、簡介2一、簡介濕度測量技術（可參《濕度測量》一書）濕度測量技術發(fā)展已有200多年歷史人們對濕敏元件的認識是從1938年美國F.W.Dummore研制成功浸涂式LiCl濕敏元件才開始的，從此以后，已有幾十種濕敏元件及傳感器應運而生。

3一、簡介濕度測量技術3濕度檢測的重要性濕度與科研、生產(chǎn)、人們生活、植物生長有密切關系，環(huán)境的濕度具有與環(huán)境溫度同等重要意義。目前人們對濕度的重視程度遠不及對溫度的重視。因此濕度測量技術的研究及其測量儀器遠不如溫度測量技術與儀器那樣精確與完善。由于對濕度監(jiān)測不夠精確，致使大批精密儀器與機械裝置銹蝕、谷物發(fā)霉等，每年因此造成巨大損失。4濕度檢測的重要性濕度與科研、生產(chǎn)、人們生活、植物生長有二、濕度及濕度傳感器1、濕度及其表示方法2、濕度傳感器及其特性參數(shù)3、濕度傳感器的分類5二、濕度及濕度傳感器1、濕度及其表示方法51、濕度及其表示方法在自然界中，凡是有水和生物的地方，在其周圍的大氣里總是含有或多或少的水汽。大氣中含有水汽的多少，表示大氣的干、濕程度，用濕度來表示，也就是說，濕度是表示大氣干濕程度的物理量。大氣濕度有兩種表示方法：絕對濕度與相對濕度。61、濕度及其表示方法6①、絕對溫度絕對濕度表示單位體積空氣里所含水汽的質(zhì)量，其表達式為:式中：ρ—被測空氣的絕對濕度MV一被測空氣中水汽的質(zhì)量V—被測空氣的體積7①、絕對溫度絕對濕度表示單位體積空氣里所含水汽的質(zhì)量，其表達②、相對濕度相對濕度是氣體的絕對濕度(ρV)與在同一溫度下，水蒸汽已達到飽和的氣體的絕對濕度(ρW)之比，常表示為％RH．其表達式為相對濕度=(ρV

/ρW)×100%RH根據(jù)道爾頓分壓定律，空氣中壓強P＝Pa十PV(Pa為干空氣分壓，PV為濕空氣氣壓)和理想狀態(tài)方程，通過變換．又可將相對濕度用分壓表示：相對濕度＝(PV

/PW)×100%RH；式中：PV一待測氣體的水汽分壓；

Pw一同一溫度下水蒸汽的飽和水汽壓。8②、相對濕度相對濕度是氣體的絕對濕度(ρV)與在同一溫度下，2、濕度傳感器及其特性參數(shù)濕度傳感器是指能將濕度轉(zhuǎn)換為與其成一定比例關系的電量輸出的器件式裝置。主要特性參數(shù)有：①濕度量程②感濕特征量③靈敏度④濕度溫度系數(shù)⑤響應時間⑥濕滯回線和濕滯回差92、濕度傳感器及其特性參數(shù)濕度傳感器是指能將濕度轉(zhuǎn)換為與其成①、濕度量程保證一個濕敏器件能夠正常工作所允許環(huán)境相對濕度可以變化的最大范圍，稱為這個濕敏元件的濕度量程。濕度量程越大，其實際使用價值越大。理想的濕敏元件的使用范圍應當是0－100％RH的全量程。10①、濕度量程保證一個濕敏器件能夠正常工作所允許環(huán)境相對濕度可②、感濕特征量

—相對濕度特性曲線每一種濕敏元件都有其感濕特征量，如電阻、電容、電壓、頻率等。11②、感濕特征量

—相對濕度特性曲線每一種濕敏元感濕特性曲線濕敏元件的感濕特征量隨環(huán)境相對濕度變化的關系曲線，稱為該元件的感濕特征量—相對濕度特性曲線，簡稱感濕特性曲線。人們希望特性曲線應當在全量程上是連續(xù)的，曲線各處斜率相等，即特性曲線呈直線。斜率應適當，因為斜率過小，靈敏度降低；斜率過大，穩(wěn)定性降低，這些都會給測量帶來困難。二氧化鈦-五氧化二釩濕敏器件的感濕特性曲線靈敏度12感濕特性曲線濕敏元件的感濕特征量隨環(huán)境相對濕度變化PI電容式濕度傳感器濕度特性圖

13PI電容式濕度傳感器濕度特性圖13PI電容式濕度變送器輸出特性曲線

14PI電容式濕度變送器輸出特性曲線14

③、靈敏度定義：濕敏元件的靈敏度，就其物理含義而言，應當反映相對于環(huán)境濕度的變化、元件感濕特征量的變化程度。表示法：直線的斜率。因此，它應當是濕致元件的感濕特性曲線斜率。在感濕特性曲線是直線的情況下，用直線的斜率來表示濕敏元件的靈敏度是恰當而可行的。然而，大多數(shù)濕敏元件的感濕特性曲線是非線性的．在不同的相對濕度范圍內(nèi)曲線具有不同的斜率。因此，這就造成用濕敏元件感濕特性曲線的斜率來表示靈敏度的困難。15③、靈敏度定義：濕敏元件的靈敏度，就其物理含義普遍采用的靈敏度的方法目前．雖然關于濕敏元件靈敏度的表示方法尚未得到統(tǒng)一，但較為普遍采用的方法是用元件在不同環(huán)境濕度下的感濕特征量之比來表示靈敏度。例如日本生產(chǎn)的MgCr2O4—TiO2濕敏元件的靈敏度．用一組電阻比R1%／R20%，R1%／R40%，R1%／R60%，R1%／R80%及R1%／R100%表示，其中R1%，R20%，R40%，R60%，R80%及R100%分別為相對濕度在1％，20％，40％，60％，80％及100％時濕敏元件的電阻值之比。16普遍采用的靈敏度的方法目前．雖然關于濕敏元件靈敏度的表示方法④、濕度溫度系數(shù)濕敏元件的濕度溫度系數(shù)是表示感濕特性曲線隨環(huán)境溫度而變化的特性參數(shù)。在不同的環(huán)境溫度下，濕敏元件的感濕特性曲線是不相同的，它直接給測量帶來誤差。濕敏元件的濕度溫度系數(shù)定義為；在濕敏元件感濕特征量恒定的條件下，該感濕特征量值所表示的環(huán)境相對濕度隨環(huán)境溫度的變化率。由濕敏元件的濕度溫度系數(shù)值，即可得知濕敏元件由于境環(huán)溫度的變化所引起的測濕誤差。17④、濕度溫度系數(shù)濕敏元件的濕度溫度系數(shù)是表示感濕特性曲線隨環(huán)MgCr2O4—TiO2

濕敏元件的溫度特性18MgCr2O4—TiO2濕敏元件的溫

⑤、響應時間響應時間反映濕敏元件在相對濕度變化時輸出特征量隨相對濕度變化的快慢程度。一般規(guī)定：響應相對濕度變化量的63.2％時所需要的時間為響應時間。在標記時，應寫明濕度變化區(qū)的起始與終止狀態(tài)。人們希望響應時間快一些為好。19⑤、響應時間響應時間反映濕敏元件在相對濕度變化時輸出K2O一Fe2O3濕度敏感器件的響應特性曲線20K2O一Fe2O3濕度敏感器件的響應特性曲線20⑥、濕滯回線和濕滯回差各種濕敏元件吸濕和脫濕的響應時間各不相同，而且吸濕和脫濕的特性曲線也不相同。一般總是脫濕比吸濕遲后，我們稱這一特性為濕滯現(xiàn)象21⑥、濕滯回線和濕滯回差各種濕敏元件吸濕和脫濕的響應時間各Mn3O4-TiO2濕敏器件

在80℃時的濕滯回線濕滯回線定義：濕滯現(xiàn)象可以用吸濕和脫濕特征曲線所構成的回線來表示，我們稱這一回線為濕滯回線。濕滯回差定義：在濕滯回線上所表示的最大量差值為濕滯回差。人們希望濕敏元件的濕滯回差越小越好。22Mn3O4-TiO2濕敏器件

在80℃時的濕滯回線濕滯回一個理想化的濕敏器件所應具備的性能參數(shù)使用壽命長，長期穩(wěn)定性好靈敏度高，感濕特性曲線的線性度好使用范圍寬，濕度溫度系數(shù)小響應時間短濕滯回差小能在有害氣氛的惡劣環(huán)境中使用器件的一致性和互換性好，易于批量生產(chǎn)器件感濕特征量應在易測范圍以內(nèi)23一個理想化的濕敏器件所應具備的性能參數(shù)使用壽命長，長期穩(wěn)定性三、電解質(zhì)系濕度傳感器無機電解質(zhì)濕度傳感器典型的是氯化鋰濕敏元件光硬化樹脂電解質(zhì)濕敏元件高分子電解質(zhì)濕度傳感器24三、電解質(zhì)系濕度傳感器無機電解質(zhì)濕度傳感器24氯化鋰濕敏元件敏感機理氯化鋰是典型的離子晶體。氯化鋰溶液中的Li+和Cl+是以正、負離子形式存在。機理1：不揮發(fā)鹽（加氯化鋰）溶解于水，降低了水的蒸氣壓，同時鹽的濃度降低，電阻率增加(水的蒸氣壓越低，鹽的濃度越低，電阻率越高相對濕度越小，電阻越高）。機理2：當溶液置于一定濕度環(huán)境中，若環(huán)境相對濕度高，氯化鋰將吸收水分而使其電離程度提高，導電能力增強，從而使氯化鋰濕敏元件電阻降低；反之，環(huán)境相對濕度變低．氯化鋰將釋放出部分水分而使其電離程度下降，導電能力下降，其電阻上升；所以用氯化鋰濕敏元件可實現(xiàn)對相對濕度的測量。25氯化鋰濕敏元件敏感機理氯化鋰是典型的離子晶體。氯①、登莫(Dunmore)式工藝登莫式傳感器是在聚苯乙烯圓管上做出兩條相互平行的鋁引線作為電極，在該聚苯乙烯管上涂覆一層經(jīng)過適當堿化處理的聚乙烯醋酸鹽和氯化鋰水溶液的混合液，以形成均勻薄膜。若只采用一個傳感器件，則其檢測范圍狹窄。因此，設法將氯化鋰含量不同的幾種傳感器組合使用，使其檢測范圍能達到(20一90)％的相對濕度。A為用聚苯乙烯包封的鋁管；B為用聚乙烯醋酸鹽覆蓋在A上的鋁絲。26①、登莫(Dunmore)式工藝A為用聚苯乙烯包封氯化鋰濕敏特性曲線27氯化鋰濕敏特性曲線27②、浸漬式（1）浸漬式傳感器是在基片材料上直接浸漬氯化鋰溶液構成的。這類傳感器的浸漬基片材料為天然樹皮。在基片上浸漬氯化鋰溶液。這種方式與登莫式不同，它部分地避免了高濕度下所產(chǎn)生的濕敏膜的誤差。由于采用了表面積大的基片材料，并直接在基片上浸漬氯化鋰溶液，因此這種傳感器具有小型化的特點。它適應于微小空間的濕度檢測。28②、浸漬式（1）浸漬式傳感器是在基片材料上直接浸漬氯化鋰溶液與登莫式傳感器一樣，若僅使用一個這種傳感器，則所能檢測的濕度范圍狹窄。因此，為了能夠?qū)鞲衅鞑牧纤軝z測的整個濕度范圍((20一90)％的相對濕度)都能進行檢則，就必須使用幾個特性不同(改變氯化鋰溶液濃度的器件)的傳感器。29與登莫式傳感器一樣，若僅使用一個這種傳感器，則所能檢測的濕度②、浸漬式(2)在這種方式的傳感器中，還有在玻璃帶上浸有氯化鋰溶液的另一類浸漬式濕度傳感器。這種傳感器的優(yōu)點是：采用兩種不同氯化鋰溶液濃度的傳感器就能夠檢測出(20一80％RH)的相對濕度。30②、浸漬式(2)在這種方式的傳感器中，還有在玻璃帶上浸有氯化如圖所示，阻值的對數(shù)與相對濕度(50－85)％RH成線性關系;同樣，若僅采用一支傳感器,則所能檢口的濕度范圍也較窄.應設法用(1-1.5)％不同濃度的氯化鋰來檢測(40－80)％RH范圍的濕度。這樣就能完成整(20－80)％RH濕度范圍的檢測。玻璃帶上浸LiCl的濕度傳感器的感濕特性曲線31如圖所示，阻值的對數(shù)與相對濕度(50－85)％RH成線性關系③、光硬化樹脂電解質(zhì)濕敏元件

將樹脂、氯化理、感光劑和水按一定比例配成膠體溶液，浸涂在蒸鍍有電極的塑料基片上，干燥后放置在紫外線下、助膜劑曝光并熱處理，即可形成耐溫耐濕的感濕膜。它可在80℃溫度下使用，并且有較好助耐水性，不怕“沖蝕”，從而提高了元件的性能。32③、光硬化樹脂電解質(zhì)濕敏元件將樹脂、氯化理、感光33332.高分子電解質(zhì)濕度傳感器①、聚苯乙烯磺酸鋰濕敏元件②、有機季銨鹽高分子電解質(zhì)濕敏元件③、聚苯乙烯磺酸銨濕敏元件342.高分子電解質(zhì)濕度傳感器①、聚苯乙烯磺酸鋰濕敏元件3①、聚苯乙烯磺酸鋰濕敏元件此類元件是用聚苯乙烯作為基片，其表面用硫酸進行磺化處理，引入磺酸基團(-SO4H-)，形成具有共價鍵結合的磁化聚苯乙烯親水層。為了提高濕敏元件的感濕特性，再引入氯化鋰溶液中，通過離子交換Li置換出磺酸基團中的氫離子H＋，形成磺酸鋰感濕層，最后，在感濕層表面再印刷上多孔性電極。35①、聚苯乙烯磺酸鋰濕敏元件此類元件是用聚苯乙烯作為基片，其表在整個相對濕度范圍內(nèi)元件均在感濕特性，并且其阻值與相對濕度的關系在對數(shù)坐標上基本為一直線。實驗證明，元件的感濕特性與基片表面的磺化時間密切相關，亦即與親水性的離子交換樹脂的性能有關。元件的濕滯回差亦較理想，在阻值相同的情況下，吸濕和脫濕時濕度指示的最大差值為(3—4)％RH。36在整個相對濕度范圍內(nèi)元件均在感濕特性，并且其阻值與相對濕度的

對濕敏元件進行抗水浸性能的試驗(水浸兩小時)結果如圖所示，水浸后元件阻值略有提高，在低濕段較為明顯。37對濕敏元件進行抗水浸性能的試驗(水浸兩小時)結果如圖所

溫度特性38溫度特性383939②、有機季銨鹽高分子電解質(zhì)濕敏元件該類高分子濕度傳感器的感濕材料即是含有氯化季銨鹽的高分子聚合物—丙烯酸酯，該材料是一種離子導電的高分子材料。40②、有機季銨鹽高分子電解質(zhì)濕敏元件該類高分子濕度傳感器的感濕有機季銨鹽高分子

電解質(zhì)濕敏元件感濕原理其感濕原理為：大氣中增加的濕度越大，則感濕膜被電離的程度就越大，電極間的電阻值也就越小，電阻值的變化與相對濕度的變化成指數(shù)關系。41有機季銨鹽高分子

電解質(zhì)濕敏元件感濕原理其感濕原理有機季銨鹽高分子電解質(zhì)

濕敏元件的主要參數(shù)精度（%RH)工作溫度范圍（C）測濕范圍（%RH)滯后（%RH)響應時間(ｓ)額定功率（mv)額定電壓（V)額定電流（mA)±2～3-20～+6020～99.9<±2300.31.5(AC)0.242有機季銨鹽高分子電解質(zhì)

濕敏元件的主要參數(shù)精度（%RH)工作

③、聚苯乙烯磺酸銨濕敏元件聚苯乙烯磺酸銨元件是在氧化鋁基片上印刷梳狀金電極，然后涂覆加有交聯(lián)劑的苯乙烯磺酸銨溶液，之后，用紫外線光照射，苯乙烯磺酸銨交聯(lián)、聚合，形成體形高分子，再加保護膜，形成具有復膜結構的感濕元件。該元件測濕范圍為(30—100)％RH；溫度系數(shù)為-0.6%RH／℃；具有優(yōu)良的耐水性，耐煙草性，一致性好。43③、聚苯乙烯磺酸銨濕敏元件聚苯乙烯磺酸銨元件是在氧化鋁基片四、半導體及陶瓷濕度傳感器按其制作工藝分類：涂覆膜型燒結體型薄膜型MOS型44四、半導體及陶瓷濕度傳感器按其制作工藝分類：441、涂覆膜型此類濕度敏感元件是把感濕粉料(金屬氧化物)調(diào)漿，涂覆在已制好的梳狀電極或平行電極的滑石瓷、氧化鋁或玻璃等基板上。四氧化三鐵、五氧化二釩及三氧化二鋁等濕敏元件均屬此類。其中比較典型是性能較好的是四氧化三鐵濕敏元件。451、涂覆膜型此類濕度敏感元件是把感濕粉料(金屬氧化物)調(diào)漿，涂覆膜型Fe3O4濕敏元件工藝：一般采用滑石瓷作為元件的基片。在基片上用絲網(wǎng)印刷工藝印刷梳狀金電極。將純凈的黑色Fe3O4膠粒，用水調(diào)制成適當粘度的漿料，然后用筆涂或噴霧在已有金電極的基片上，經(jīng)低溫烘干后，引出電極即可使用。46涂覆膜型Fe3O4濕敏元件工藝：46Fe3O4濕敏元件構造47Fe3O4濕敏元件構造47Fe3O4濕敏元件濕度濕滯曲線元件的濕滯現(xiàn)象在高濕較為明顯、最大濕滯回差約為土4%RH，可以滿足民用的要求.48Fe3O4濕敏元件濕度濕滯曲線元件的濕滯現(xiàn)象在高濕較為Fe3O4濕敏元件的響應時間49Fe3O4濕敏元件的響應時間492、燒結體型工藝特點代表性產(chǎn)品502、燒結體型工藝50工藝這類元件的感濕體是通過典型的陶瓷工藝制成的。即將顆粒大小處于一定范圍的陶瓷粉料外加利于成型的結合劑和增塑劑等,用壓力軋膜，流延或注漿等方法成型，然后在適合的燒成條件下，于規(guī)定的溫度和氣氛下燒成，待冷卻清洗，檢選合格產(chǎn)品送去被復電極，裝好引線后，就可得到滿意的陶瓷濕敏元件。51工藝這類元件的感濕體是通過典型的陶瓷工藝制成的。即特點這類元件的可靠性、重現(xiàn)性等均比涂覆元件好，而且是體積導電，不存在表面漏電流，元件結構也簡單。52特點這類元件的可靠性、重現(xiàn)性等均比涂覆元件好，而且

代表性產(chǎn)品這是一類十分有發(fā)展前途的濕敏元件，其中較為成熟，且具有代表性的是：鉻酸鎂一二氧化鈦(MgCr2O4—TiO2)陶瓷濕敏元件，五氧化二釩一二氧化鈦(V2O5—TiO2)陶瓷濕敏元件、羥基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)陶瓷濕敏元件及氧化鋅一三氧化二鉻(ZnO—Cr2O3)陶瓷濕敏元件等。53代表性產(chǎn)品這是一類十分有發(fā)展前途的濕敏元件，其中較為成熟，①、MgCr2O4—TiO2陶瓷溫敏元件(MCT型)在MgCr2O4—TiO2陶瓷片的兩面,設置高孔金電極，并用摻金玻璃粉將引出線與金電極燒結在一起。在半導體陶瓷片的外面,安放一個由鎳鉛絲燒制而成的加熱清洗圈(又稱Kathal加熱器)，以便對元件進行經(jīng)常加熱清洗，排除有害氣氛對元件的污染。54①、MgCr2O4—TiO2陶瓷溫敏元件(MCT型)在Mg元件安放在一種高度致密的、疏水性的陶瓷底片上。為消除底座上測量電極2和3之間由于吸濕和沾污而引起的漏電．在電極2和3的四周設置了金短路環(huán).55元件安放在一種高度致密的、疏水性的陶瓷底片上。55MgCr2O4—TiO2半導體陶瓷濕敏元件感濕機理感濕機理(一般認為)是：利用陶瓷燒結體微結晶表面對水分子進行吸濕或脫濕使電極間電阻值隨相對濕度成指數(shù)變化。56MgCr2O4—TiO2半導體陶瓷濕敏元件感濕機理感濕機理MgCr2O4—TiO2濕敏元件感濕特性及特點體積小，測濕范圍寬，一片即可測(1—100)％RH，并可用于高溫環(huán)境(150℃)，最高承受溫度可達600℃；能用電熱反復進行清洗．除掉吸附在陶瓷上的油霧、灰塵、鹽、酸、氣溶膠或其它污染物，以保持精度不變；響應速度快(一般不超過20s)；長期穩(wěn)定性好。該類濕敏元件的特點57MgCr2O4—TiO2濕敏元件感濕特性及特點體積小，測濕范②、五氧化二釩一二氧化鈦(V2O5—TiO2)陶瓷濕敏元件

V2O5—TiO2陶瓷濕敏元件系陶瓷多孔質(zhì)燒結體，是利用體積吸附水汽現(xiàn)象的濕敏元件、元件內(nèi)部的兩根白金絲電極包埋在線圈內(nèi)，通過測定電極間的電阻檢測濕度。這類元件的特點是：測濕范圍寬，能夠耐高溫，響應時間短；缺點是這類元件容易發(fā)生漂移，漂移量與相對濕度成比例。58②、五氧化二釩一二氧化鈦(V2O5—TiO2)陶瓷濕敏元

③、羥基磷灰石陶瓷濕敏元件羥基磷灰石陶瓷濕敏元件是國外研究得比較多的磷灰石系陶瓷濕敏元件。羥基的存在有利于提高元件的長期穩(wěn)定性．當在54％RH和100％RH濕度下，以每5min加熱30s(450℃)的周期進行4000次熱循環(huán)試驗后，其誤差僅為±3.5％RH．59③、羥基磷灰石陶瓷濕敏元件羥基磷灰石陶瓷濕敏元件是國外研究④、氧化鋅-三氧化二鉻陶瓷濕敏元件上面介紹的幾種燒結型陶瓷濕敏元件均需要加熱清洗去污。這樣在通電加熱及加熱后，延時冷卻這段時間內(nèi)元件不能使用，因此，測濕是斷續(xù)的。這在某些場合下是不允許的；為此、國外已研制出不用電熱清洗的陶瓷濕敏元件；ZnO—Cr2O3陶瓷濕敏元件就是其中的一種。特點：該濕敏元件的電阻率幾乎不隨溫度改變，老化現(xiàn)象很小，長期使用后電阻率變化只有百分之幾；元件的響應速度快，(0一100)％RH時，約10s；濕度變化土20％時，響應時間僅2s；吸濕和脫濕時幾乎沒有濕滯現(xiàn)象。60④、氧化鋅-三氧化二鉻陶瓷濕敏元件上面介紹的幾種燒結型陶瓷濕3、薄膜型①、氧化鋁薄膜濕敏元件②、鉭電容敏感元件613、薄膜型①、氧化鋁薄膜濕敏元件61

①、氧化鋁薄膜濕敏元件特點：電容式該濕敏元件測濕的原理主要是多孔的三氧化二鋁薄膜易于吸收空氣中的水蒸氣，從而改變了其本身的介電常數(shù)，這樣由三氧化二鋁做電介質(zhì)構成的電容器的電容值，將隨空氣中水蒸氣分壓而變化。測量電容位，即可得出空氣的相對濕度。優(yōu)點：體積小，工作溫度范圍寬(從-111~+20℃及從+20~+60℃)，元件響應快,在低濕下靈敏度高，沒有“沖蝕”；缺點：對污染敏感而影響精度，高濕時精度較差，工藝復雜，老化嚴重，穩(wěn)定性較差。采用等離子法制作的元件，穩(wěn)定性有所提高，但尚待進一步在應用中考核。62①、氧化鋁薄膜濕敏元件特點：電容式62氧化鋁薄膜濕敏濕度傳感器多孔導電層A:是用蒸發(fā)金膜制成的對面電極,它能使水蒸汽浸透氧化鋁層B:為濕敏部分C:為絕緣層(高分子絕緣膜)；D:為導線。63氧化鋁薄膜濕敏濕度傳感器多孔導電層A:是用蒸發(fā)金膜制成的對面②、鉭電容敏感元件目前以鉭為基礎的濕敏元件在有腐蝕劑和氧化劑的環(huán)境中使用時，都不能保證長期穩(wěn)定性。但以鉭作為基片，利用陽極氧化法形成氧化鉭多孔薄膜是一種介電常數(shù)高、電特性和化學特性較穩(wěn)定的薄膜。以此薄膜制成電容式濕敏元件可大大提高元件的長期穩(wěn)定性。電容式濕敏元件就是采用氧化物為感濕材料的。制作工藝：它是在鉭絲上陽極氧化一層氧化鉭薄膜；膜上還有一層含防水劑的二氧化錳層，做為一對電極的導電層：考慮到對油煙、灰塵等應用環(huán)境的適應性，還裝有活性炭紙過濾器，使之適于測量腐蝕件氣體的濕度。64②、鉭電容敏感元件目前以鉭為基礎的濕敏元件在有腐蝕劑和五、有機物及高分子聚合物濕度傳感器1、脹縮性有機物濕敏元件2、高分子聚合物薄膜濕敏元件65五、有機物及高分子聚合物濕度傳感器1、脹縮性有機物1、脹縮性有機物濕敏元件有機纖維素具有吸濕溶脹、脫濕收縮的特性。利用這種特性，將導電的微?；螂x子摻入其中作為導電材料，就可將其體積隨環(huán)境濕度的變化轉(zhuǎn)換為感濕材料電阻的變化。這一類濕敏元件主要有：碳濕敏元件及結露敏感元件（后面介紹）等。661、脹縮性有機物濕敏元件有機纖維素具有吸濕溶脹、脫濕收①、碳濕敏元件碳濕敏元件采用的感濕材料是溶脹性能較好的羥乙基纖維素(HEC)。工藝：羥乙基纖維素碳濕敏元件多采用丙烯酸塑料作為基片，采用涂刷導銀漆或真空鍍金、化學淀積等方法，在基片兩長邊的邊緣上形成金屬電極，然后，再在其上浸涂一層由羥乙基纖維素、導電碳黑和潤濕性分散劑組成的浸涂液，待溶劑蒸發(fā)后即可獲得一層具有脹縮特性的感濕膜。經(jīng)老化、標定后即可使用。67①、碳濕敏元件碳濕敏元件采用的感濕材羥乙基纖維素碳濕敏感元件

敏感功能結構68羥乙基纖維素碳濕敏感元件

敏感功能結構68羥乙基纖維素碳

濕敏感元件的感濕特性曲線69羥乙基纖維素碳

濕敏感元件的感濕特性曲線69羥乙基纖維素碳濕敏感元件的感濕特性曲線的“隆起”現(xiàn)象這一現(xiàn)象的出現(xiàn)是由于混入浸涂液中的離子性雜質(zhì)所引起的。實踐證明，在干燥和超凈條件下制得的元件，曲線的“隆起”現(xiàn)象就極其輕微。曲線B為在正常批量生產(chǎn)中元件的感濕特性曲線；曲線C是在高濕和離子污染較重的條件所得到元件的感濕特性曲線，“隆起”現(xiàn)象明顯。曲線A是理想的元件所應具有的感濕特性曲線；70羥乙基纖維素碳濕敏感元件的感濕特性曲線的“隆起”現(xiàn)象這一現(xiàn)象②、結露敏感元件該元件是在印制梳狀電極的氧化鋁基片上涂以電阻式感濕膜，感濕膜由新型樹脂和碳粒組成。該元件具有獨特的性能：在低濕時幾乎沒有感濕靈敏度，而在高濕(94％RH以上)時，其阻值劇增，呈現(xiàn)開關式阻值變化特性。71②、結露敏感元件該元件是在印制梳狀電極的氧化鋁基片該元件的特點為：A、即使在使用中有灰塵和其它氣體產(chǎn)生的表面污染，對元件的濕度特性影響很?。籅、能夠檢測并區(qū)別結露、水分等高濕狀態(tài)；C、盡管存在滯后等因素會引起特性變化，但由于具有急劇的開關特性，故工作點變動較?。籇、能使用直流電壓設計電路，因為是導電無極化現(xiàn)象，故可用直流電源。72該元件的特點為：A、即使在使用中有灰塵和其它氣體產(chǎn)生的表面結露敏感元件主要技術特性該元件被大量應用于檢測磁帶機、照像機結露及小汽車玻璃窗除露等。

73結露敏感元件主要技術特性該元件被大量應用于檢測磁帶機、2、高分子聚合物薄膜濕敏元件電容式這是70年代新發(fā)展起來的一類比較理想的濕敏元件。作為感濕材料的高分子聚合物能隨周圍環(huán)境的相對濕度大小成比例地吸附和釋放水分子。因為這類高分子大多是具有較小電介常數(shù)(εr＝2—7)的電介質(zhì)，而水分子偶極矩的存在大大提高了聚合物的介電常數(shù)(εr

＝83)。因此將此類特性的高分子電介質(zhì)做成電容器，測定其電容量的變化，即可得出環(huán)境相對濕度。742、高分子聚合物薄膜濕敏元件電容式74①、等離子聚合法聚苯乙烯薄膜濕敏元件用等離子聚合法聚合的聚苯乙烯因有親水的極性基團。隨環(huán)境濕度大小而吸濕或脫濕而引起介電常數(shù)的改變。制作方法：在玻璃基片上鍍上一層鋁薄膜作為下電極

，用等離子聚合法在鋁膜上鍍一層(0.05μm)聚苯乙烯作為電容器的電介質(zhì)

再在其上—層多孔金膜做為上電極該類元件的特點是測濕范圍寬．有的可覆蓋全濕范圍；使用溫度范圍寬，有的可達-40~+150℃；響應速度快，有的小于1s；尺寸?。捎糜讵M小空間的測濕；溫度系數(shù)小，有的可忽略不計。75①、等離子聚合法聚苯乙烯薄膜濕敏元件用等離子聚合法聚合的聚苯

②、醋酸纖維有機膜濕敏元件電容式濕敏元件的感濕材料即是醋酸纖維。制作工藝：在玻璃基片上蒸發(fā)梳狀金電極，作為下電極

將醋酸纖維按一定比例溶解于丙酮、乙醇(或乙醚)溶液中配成感濕溶液

然后通過浸漬或涂覆的方法，在基片上附著一層(0.5μm)感濕膜

再用蒸發(fā)工藝制成上電極，其厚度為20μm左右。這種濕敏元件響應速度快，重復性能好，由于是有機物，所以在有機溶劑環(huán)境下使用時有被溶解的缺點。最適宜的工作溫度范圍為0一80℃．76②、醋酸纖維有機膜濕敏元件電容式濕敏元件的感濕材料即是醋酸纖維有機膜濕敏元件

主要技術特性參數(shù)型號測濕范圍（％RH)工作溫度（℃）精度（％RH)相應時間

(s)溫度系數(shù)（％RH/℃)6061HM0～100-40～+150±1～210.0577醋酸纖維有機膜