《傳感器技術(shù)及其應(yīng)用》第04單元 濕度傳感器的應(yīng)用-濕度傳感實驗

第4單元

濕度傳感器的應(yīng)用--濕度傳感實驗任務(wù)二實驗原理任務(wù)一實驗?zāi)康娜蝿?wù)三實驗步驟單元任務(wù)預(yù)覽一、實驗?zāi)康牧私鉂穸葌鞲衅鞯臋z測原理了解濕度傳感器的檢測電路及方法了解濕度傳感模塊的原理并掌握其測量方法任務(wù)二實驗原理任務(wù)一實驗?zāi)康娜蝿?wù)三實驗步驟原理說明1.濕敏傳感器濕敏傳感器，是能夠感受外界濕度變化，并通過器件材料的物理或化學(xué)性質(zhì)變化，將濕度轉(zhuǎn)化成有用信號的器件。濕度檢測較之其他物理量的檢測顯得困難，這首先是因為空氣中水蒸氣含量要比空氣少得多；另外，液態(tài)水會使一些高分子材料和電解質(zhì)材料溶解，一部分水分子電離后與溶入水中的空氣中的雜質(zhì)結(jié)合成酸或堿，使?jié)衩舨牧喜煌潭鹊厥艿礁g和老化，從而喪失其原有的性質(zhì)；再者，濕信息的傳遞必須靠水對濕敏器件直接接觸來完成，因此濕敏器件只能直接暴露于待測環(huán)境中，不能密封。通常，對濕敏器件有下列要求：在各種氣體環(huán)境下穩(wěn)定性好、響應(yīng)時間短、壽命長、有互換性、耐污染和受溫度影響小等。微型化、集成化及廉價是濕敏器件的發(fā)展方向。（1）絕對濕度與相對濕度關(guān)系式為：式中m一一水汽的摩爾質(zhì)量；R一一摩爾氣體普適常數(shù)；T一一絕對溫度。（2）露點（3）濕敏傳感器分類濕敏傳感器:1）電解質(zhì)濕敏元件

2）半導(dǎo)體陶瓷濕敏傳感器3）高分子材料濕敏元件（4）濕敏傳感器的選型1）精度和長期穩(wěn)定性2）濕敏傳感器的溫度系數(shù)3）濕敏傳感器的供電4）互換性5）濕度校正（5）下面介紹一些至今發(fā)展比較成熟的幾類濕敏傳感器。1）氯化鋰濕敏傳感器氯化鋰濕敏電阻是利用吸濕性鹽類潮解，離子導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成的測濕元件。典型的氯化鋰濕度傳感器有登莫(Dunmore)式和浸漬式兩種。登莫式傳感器的結(jié)構(gòu)：氯化鋰濕敏電阻結(jié)構(gòu)：2）半導(dǎo)體陶瓷濕敏傳感器（a）半導(dǎo)瓷濕敏材料的導(dǎo)電機理（b）典型半導(dǎo)瓷濕敏電阻a）燒結(jié)型濕敏電阻燒結(jié)型濕敏電阻的結(jié)構(gòu)：b）涂覆膜型Fe3O4濕敏器件Fe3O4濕敏元件的結(jié)構(gòu)：（c）濕敏電容高分子聚合膜電容式濕敏元件的結(jié)構(gòu)：高分子聚合膜電容式濕敏傳感器的響應(yīng)特性：薄片狀電容式濕敏元件的結(jié)構(gòu)：薄片狀電容式濕敏元件響應(yīng)特性：HS1101濕度傳感器：HS1101濕敏電容的濕度-電容相應(yīng)曲線：2.濕敏傳感器測量電路（1）電源選擇（2）溫度補償溫度關(guān)系屬于NTC型：H：相對濕度；T：絕對溫度；R0：在T=0℃相對濕度H=0時的阻值；A：濕度常數(shù)；B：溫度常數(shù)。（3）線性化（4）電阻式濕度傳感器的測試電路有兩類：1）電橋電路2）歐姆定律電路電橋測試電路、歐姆定律測試電路：（5）電容式濕度傳感器的測試電路線性電壓輸出式濕度測量電路圖：線性頻率輸出式相對濕度測量電路：3.NEWLab濕度傳感器模塊認(rèn)識（1）濕度傳感器模塊電路板認(rèn)識①濕度傳感器HS1101；②振蕩電路模塊；③頻率信號接口J4；④接地GND接口J2。濕度傳感器模塊電路圖：放電時間Tlow=C3×R2×ln2；脈沖周期T=Thigh+Tlow=C3×(2×R2+R1)×ln2；脈沖頻率F=1/T=1/（C3×(2×R2+R1)×ln2）；脈沖占空比Thigh/T=(R2+R1)/(2×R2+R1)；注：C3:傳感器等效電容；ln2:2的自然對數(shù)，約為0.693。濕度和電壓頻率的關(guān)系：（2）濕度傳感模塊場景模擬界面認(rèn)識濕度傳感模塊場景模擬界面：主要包括4個部分，模擬場景、振蕩電路、濕度特性曲線、輸出波形任務(wù)二實驗原理任務(wù)一實驗?zāi)康娜蝿?wù)三實驗步驟實驗步驟

1.啟動濕度傳感模塊（1）將NEWLab實驗硬件平臺通電并與電腦連接。（2）將濕度傳感模塊放置在NEWLab實驗平臺一個實驗?zāi)K插槽上。（3）將模式選擇調(diào)整到自動模式，按下電源開關(guān)，啟動實驗平臺，使?jié)穸葌鞲心K開始工作。（4）啟動NEWLab實驗上位機軟件平臺，選擇濕度傳感。（5）選擇硬件連接說明，上位機軟件平臺檢測硬件通過。（6）選擇場景模擬實驗，上位機軟件測試硬件平臺的聲音傳感模塊正常工作