湿敏传感器是由湿敏元件和转换电路等组成，将环境湿度变换为电信号的装置，在工业、农业、气象、医疗以及日常生活等方面都得到了广泛的应用，特别是随着科学技术的发展，对于湿度的检测和控制越来越受到人们的重视并进行了大量的研制工作。 湿敏传感器的背景
湿度是表示空气中水蒸气的含量的物理量，常用绝对湿度、相对湿度、露点等表示。 所谓绝对湿度就是单位体积空气内所含水蒸气的质量，也就是指空气中水蒸气的密孙继海进球
度。一般用一立方米空气中所含水蒸气的克数表示，即为Ha=mV / V ，式中，
mV 为待测空气中水蒸气质量，V 为待测空气的总体积。单位为g / m3 。相对湿度是表示空气中实际所含水蒸气的分压（Pw ）和同温度下饱和水蒸气的分压（PN ）的百分比，即HT=（Pw / PN ) Tx100 % RH。通常，用RH ％表示相对湿度。 当温度和压力变化时，因饱和水蒸气变化，所以气体中的水蒸气压即使相同，其相 青山绿水共为邻对湿度也发生变化。日常生活中所说的空气湿度，实际上就是指相对湿度而言。温
度高的气体，含水蒸气越多。若将其气体冷却，即使其中所含水蒸气量不变，相对
湿度将逐渐增加，增到某一个温度时，相对湿度达100% ，呈饱和状态，再冷却
时，蒸气的一部分凝聚生成露，把这个温度称为露点温度。即空气在气压不变下为
了使其所含水蒸气达饱和状态时所必须冷却到的温度称为露点温度。气温和露点的
差越小，表示空气越接近饱和。
相关概念
一、湿度的表示方法和单位
- 正确地测知湿度非常困难，长期以来人们只是从不同侧面，采用多种二次湿度
参数来表征湿度的大小。
- 1．水蒸气分压
- 水蒸气分压是将含湿空气看作理想气体混合物时水蒸气压数值。
-
水蒸气分压是一个现在还不能直接测出的量。但因换算相对湿度、饱和差等湿度参数时又常常用到它，可由“湿度与饱和水蒸气压”查出。
- 2．绝对湿度（AH）
- 绝对湿度表示单位体积内含水蒸质量。绝对湿度单位一般采用g/m 3 。
- 温度t℃时，绝对湿度AH与该种含湿空气体所含水蒸气分压。
- e= 22.4 x 101.3x(273+ t)/18.0 x 273 AH … （13-2）
陶瓷基片- 水蒸气分压的单位是pa（1标准大气=760mmHg=1.01325×10 5 pa）
- 式（13-2）虽是定义式，但因其分母与分子量纲不同，实用上相当不便，故一般用相对湿度、混合比等参数表示湿度。
- 3．混合比
除去某气体中的水蒸气，形成1kg干燥气体时，所清除的水蒸气量（或此量与1kg 干燥气体的比）称为混合比。单位是kg、g、mg、或kg\kg\、g\kg、mg\kg 。- 4．比湿
1kg含湿气体中所含水蒸气的质量称为比湿。单位一般用kg、g 、mg表示，有时也用kg\kg、g\kg、mg\kg表示。
- 5．饱和度
胡幼桃1kg干燥气体中所含水蒸气量怀同温度与1kg气体所能含的饱和不蒸气量之比值叫作饱和度，一般用百分数表示。
-6．饱和差气体的水蒸气分压与同温度下饱和水蒸气压的差，或者绝对湿度与同温度时饱和状态的绝对湿度之差称为饱和差。
- 7．相对湿度
- 气体的水蒸气分压与同温度下饱和水蒸气压的比值，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”。
- 8．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
湿度的测量方式有以下几种，即采用伸缩式湿度计、干湿球湿度计、露点计和阻抗式湿度计等。伸缩式湿度计是利用毛发、纤维素等物质随湿度变化而伸缩的性质，以前多用于自动记录仪、空调的自动控制等，目前用于家庭设备的是把纤维素与约50 pm 的金属箔粘合在一起，卷成螺旋状的。不需要进行温度补偿，但不能转换为电信号。
阻抗式湿度计是根据湿敏传感器的阻抗值变化而求得湿度的一种湿度计，由于能简单地转变为电信号，它是广泛采用的一种方法。
湿敏传感器的原理介绍
湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。
一、高分子电阻湿敏传感器：
1、结构示意图：如下图所示。
2、组成：由感湿层、电极和具有一定机械强度的绝缘基片等组成。
3．工作原理：高分子电解质感湿材料吸收水分后引起两电极间电阻的变化，将相对湿度的变化转换成电阻阻值的变化。
电阻湿敏传感器结构示意图
1-感湿层2-电极3-基片
常用湿敏电阻外形图
二、高分子电容湿敏传感器：
电容式湿敏传感器是利用湿敏元件的电容值随湿度变化的原理进行湿度测量的传感器。这类湿敏元件实际上是一种吸湿性电介质材料的介电常数随湿度而变化的薄片状电容器。吸湿件电介质材料(感湿材料)主要有高分子聚合物(例如乙酸—丁酸纤维求和乙酸—丙酸纤维素)和金属氧化物(例如多孔氧化铝)等。
曲松枝
工作原理：当环境相对湿度增大时，环境气氛中的水分子沿着电极的毛细微孔进入感湿膜面被吸附，使两块电极之间的介质相对介电常数大为增加（水的相对介电常数为80），所以电容量增大。而感湿膜只有一层呈微孔结构的薄膜，因此吸湿和脱湿容易。因此这类传感器的响应速度快。
电容湿敏传感器结构示意图
常用湿敏电容外形图
湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元
件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。
电子式湿敏传感器的准确度可达2-3%RH，这比干湿球测湿精度高。
湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。这方面没有干湿球测湿方法好。
三、半导体陶瓷湿敏传感器：
半导体陶瓷湿敏传感器结构示意图
a）吸湿单元；b）卸去外壳后的结构；c）外形图；d）局部结构图
1-引线；2-多孔性电极；3-多孔陶瓷；4-底座；5-镍铬加热丝；6-外壳；7-引脚；8-气孔
组成：由多孔感湿陶瓷薄片的两面加上两个电极，再焊出引线；外面围绕镍镉加热丝，并由引脚引出；把它们固定在绝缘陶瓷底座上组成的。
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