傳感器及檢測(cè)技術(shù)（第四版）課件 8.濕度傳感器

……………濕度傳感器傳感器技術(shù)與應(yīng)用武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院

熊曉倩課程內(nèi)容CONTENTS濕度的定義及其表示方法02濕度傳感器的主要特性03濕敏電阻04濕敏電阻的主要應(yīng)用05概述01一、概述濕度傳感器的定義

隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展及生活環(huán)境的提高,濕度的檢測(cè)與控制成為生產(chǎn)和生活中必不可少的手段。舉例說明例如：

大規(guī)劃集成電路生產(chǎn)車間，當(dāng)其相對(duì)濕度低于50%時(shí)，容易產(chǎn)生靜電而影響生產(chǎn)；一些粉塵大的車間，當(dāng)濕度小而產(chǎn)生靜電時(shí)，容易發(fā)生爆炸；一些倉(cāng)庫(kù)在濕度過大時(shí)，易發(fā)生變質(zhì)或霉變現(xiàn)象；濕度是通過濕度傳感器來測(cè)量的。二、濕度的定義及其表示方法濕度的定義

濕度是指物質(zhì)中所含水蒸氣的量，或空氣的干燥、潮濕程度。常用絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和露點(diǎn)（或露點(diǎn)溫度）來表示。絕對(duì)濕度

絕對(duì)濕度是指在一定溫度及壓力條件下，單位體積待測(cè)氣體中

含水蒸氣的質(zhì)量，即水蒸氣的密度。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中，Mv為待測(cè)氣體中的水蒸氣的質(zhì)量，V為待測(cè)氣體的總體積，Ha為待測(cè)氣體的絕對(duì)濕度，單位為g/m5。

二、濕度的定義及其表示方法相對(duì)濕度

相對(duì)濕度為待測(cè)氣體中的水蒸氣氣壓與同溫度下飽和水蒸氣壓的比值的百分?jǐn)?shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

Pv為某溫度下待測(cè)氣體的水蒸氣壓；Pw為與待測(cè)氣體溫度相同時(shí)水的飽和蒸氣壓；RH為相對(duì)濕度，其單位為%RH。

相對(duì)濕度與氣溫呈負(fù)相關(guān)，氣溫越高，同溫度下飽和水汽壓越高，相對(duì)濕度越小。相對(duì)濕度能準(zhǔn)確地說明空氣的干濕程度,與人體感覺的干濕程度一致，所以實(shí)際中更常使用相對(duì)濕度。

二、濕度的定義及其表示方法露點(diǎn)溫度

保持壓力不變，將含水蒸氣的空氣冷卻，當(dāng)降到某溫度時(shí)，空氣中的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)，開始從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)而凝結(jié)成露珠，稱為結(jié)露，這一特定的溫度稱為露點(diǎn)溫度，其單位為℃。什么叫露點(diǎn)

如果這一特定的溫度低于0℃，水蒸氣將凝結(jié)成霜，此時(shí)溫度稱為霜點(diǎn)或霜點(diǎn)溫度，通常對(duì)兩者不予區(qū)分，統(tǒng)稱為露點(diǎn)。三、濕度傳感器的主要特性將濕度變?yōu)殡娦盘?hào)的傳感器紅外線濕度計(jì)微波濕度計(jì)濕敏電容濕度計(jì)濕敏電阻濕度計(jì)金屬氧化物陶瓷濕敏電阻金屬氧化物膜型濕敏電阻有機(jī)高分子膜濕敏電阻

最常用的濕度傳感器是濕敏電阻，濕敏電阻是利用濕敏材料吸收空氣中的水分而導(dǎo)致本身電阻值發(fā)生變化這一原理而制成的。四、濕敏電阻金屬氧化物陶瓷濕敏電阻式傳感器

是將MgCr，0，-T102(鉻酸鎂-氧化鈦)等金屬氧化物以高溫?zé)Y(jié)的工藝制成多孔性陶瓷半導(dǎo)體薄片。

與日常生活中常用的結(jié)構(gòu)致密的陶瓷相比，其接觸空氣的表面積顯著增大，所以水汽極易吸附于其表面及孔隙中，使其電阻率下降。

當(dāng)相對(duì)濕度從1%RH變?yōu)?5%RH時(shí)，其電阻率變化高達(dá)4個(gè)數(shù)量級(jí)左右。四、濕敏電阻金屬氧化物膜型濕敏電阻傳感器

它是在陶瓷基片上先制作梳狀電極，并固定引線，然后覆蓋上金屬氧化物，燒結(jié)或烘干使之固化成膜。其優(yōu)點(diǎn)是傳感器電阻的對(duì)數(shù)值與濕度成線性關(guān)系，測(cè)濕范圍廣、工作溫度范圍大。四、濕敏電阻高分子材料濕敏電阻式傳感器

這個(gè)傳感器是目前發(fā)展迅速、應(yīng)用較廣的一類新型濕敏電阻式傳感器,吸濕材料采用可吸濕電離的高分子材料，如高氯酸鋰-聚氯乙烯、有親水性基團(tuán)的有機(jī)硅氧烷、四乙基硅烷的共聚膜等。具有響應(yīng)時(shí)間快、線性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。四、濕敏電阻的具體應(yīng)用濕度傳感器常用于檢測(cè)土壤濕度如圖所示為土壤濕度測(cè)量電路。

圖中濕敏電阻RH為晶體管VT提供偏流，RH插人土壤，濕度不同傳感器阻值不同，則VT基極電流不同,使通過VT的IE發(fā)生變化，在R2上轉(zhuǎn)換為電壓變化，并經(jīng)過運(yùn)算放大器A放大輸出。

使用時(shí)，需先對(duì)電路系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。先將RH放在水中，此時(shí)濕度為100%,調(diào)節(jié)RP2使增益輸出滿量程為5V；再將RH擦干(此時(shí)濕度為0%)，調(diào)節(jié)RP1比較端的電壓，使輸出為0v。土壤濕度測(cè)量電路四、濕敏電阻的具體應(yīng)用汽車后窗玻璃自動(dòng)去濕系統(tǒng)也需要用到濕度傳感器電路如圖所示。

在常溫常濕情況下，調(diào)節(jié)好各電阻值，因濕敏電阻RH阻值較大，使VT1晶體管導(dǎo)通，VT2晶體管截止(VT1、VT2構(gòu)成施密特觸發(fā)電路)，繼電器K不工作，其常開觸點(diǎn)K1斷開，加熱電阻絲RL無電流流過。四、濕敏電阻的具體應(yīng)用汽車后窗玻璃自動(dòng)去濕系統(tǒng)也需要用到濕度傳感器電路如圖所示。

當(dāng)汽車后窗玻璃內(nèi)外溫差較大,且濕度過大時(shí)，將導(dǎo)致濕敏電阻RH的阻值減小，不足以維持VT1，晶體管導(dǎo)通，此時(shí)VT1晶體管截止，VT2晶體管導(dǎo)通，使其負(fù)載繼電器K通電，其常開觸點(diǎn)K1閉合，然后加熱電阻絲RL開始加熱，驅(qū)散后窗玻璃上的濕氣，同時(shí)加熱指示燈亮。四、濕敏電阻的具體應(yīng)用汽車后窗玻璃自動(dòng)去濕系統(tǒng)也需要用到濕度傳感器電路如圖所示。

當(dāng)后窗玻璃上的濕度減小到一定程度時(shí)，隨著濕