12 湿敏传感器及其应用
DHT12数字温湿度传感器
数字温湿度传感器DHT12产品手册产品特性●超小体积●超低功耗●超低电压工作●卓越的长期稳定性●标准I2C及单总线输出更多详情请登陆：一、产品概述DHT12数字式温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合型传感器，为DHT11的升级产品。
它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有较高的可靠性与卓越的长期稳定性。
DHT12具有单总线和标准I2C两种通讯，且单总线通讯方式完全兼容DHT11。
标准单总线接口，使系统集成变得简易快捷。
具有超小的体积、较低的功耗，适合多种多样的应用场合。
I2C通信方式采用标准的通信时序，用户可直接挂在I2C通信总线上，无需额外布线，使用简单。
两种通信方式可自由切换，用户可自由选择，使用方便，应该领域广泛。
产品为4引线，连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。
二、应用范围暖通空调、除湿器、测试及检测设备、消费品、汽车、自动控制、数据记录器、气象站、家电、湿度调节、医疗、及其他相关湿度检测控制。
三、产品亮点完全互换、成本低、长期稳定、相对湿度和温度测量、超长的信号传输距离、数字信号输出、精确校准、功耗极低、标准单总线数字接口、标准I2C总线数字接口、通信方式可自由选择。
四、外形尺寸（单位：mm）图1DHT12外形尽寸外部接口:1:VDD2:SDA3:GND4:SCL五、传感器性能5.1相对湿度表1：DHT12相对湿度性能表参数条件mintypmax单位分辨率0.1%RH 量程范围2095%RH 精度160%RH ±4%RH 重复性±0.3%RH 互换性完全互换响应时间21/e(63%)<10S 迟滞±0.3%RH 漂移3典型值<0.5%RH/yr图2：25℃时DHT12的相对湿度最大误差图3：温度传感器的温度最大误差六、电气特性电气特性，如能耗，高、低电平，输入、输出电压等，都取决于电源。
表3详细说明了DHT12的电气特性，若没有标明，则表示供电电压为5V。
湿敏电容传感器的应用实验
湿敏电容传感器的应用实验1.掌握电容传感器的基本测量电路；2.掌握湿敏电容的用法；3.熟悉传感器频率信号输出的用法。
1.分析电容传感器测量电路的原理；2.连接传感器物理信号到电信号的转换电路；3.软件观测湿度变化时输出信号的变化情况；4.记录实验波形数据并进行分析。
1.开放式传感器电路实验主板；2.湿敏电容湿度测量模块；3.万用表、湿度计、一个装有干燥剂圆形底座；4.跳线若干。
湿度是指空气中所含有的水蒸气量。
空气的潮湿程度，一般多用相对湿度概念，即在一定温度下，空气中实际水蒸气压与饱和水蒸气压的比值（用百分比表示)，称为相对湿度（用RH 表示）。
其单位为％RH。
湿敏传感器种类较多，根据水分子易于吸附在固体表面渗透到固体内部的这种特性（称水分子亲和力），湿敏电容传感器可以分为水分子亲和力型和非水分子亲和力型，本实验采用的是电容式湿度传感器。
电容式湿度传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。
如何将电容的变化量准确地转变为计算机易于接收的信号，常用2种方法：一是将该湿敏电容置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再A/D转换为数字信号；另一种是将该湿敏电容置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之呈反比的电压频率信号，可直接被计算机所采集。
电容传感器与555定时器构成的非稳态振荡电路如图2-1所示，它是典型的555非稳态电路。
555必须为CMOS型定时器。
湿敏电容CT接在555的2脚(TRI)和6脚(THR)上，R3起输出短路保护作用。
引脚7连接于电阻R4与R2之间，这样充电支路为R4，R2，CT ，放电支路为CT ，R2。
图2-1 电容传感器简易测量电路当电源VCC 接通时，CT 两端的电压V c =0，定时电路处于置位状态，由VCC 通过R 2与R 4对变量电容CT 充电，当V c 达到门限电压(23⁄VCC ) 时，定时电路翻转为复位状态，CT 通过R 2向555内部的放电管放电，当V c 降低到触发电平(13⁄VCC )时，定时电路又翻转为置位状态，CT 开始充电，这样周而复始，形成振荡。
湿敏电容传感器的应用原理
湿敏电容传感器的应用原理1. 什么是湿敏电容传感器？湿敏电容传感器，也称为湿度传感器，是一种用于测量空气中湿度水分含量的电子器件。
它通过测量电容值的变化来判断湿度的变化，并将湿度变化转化为电信号输出。
2. 湿敏电容传感器的工作原理湿敏电容传感器是基于电容原理的测湿器件，其工作原理如下：•电容的定义：电容是指电子设备或电子元件之间的存储电荷能力，一般用C来表示，单位为法拉（F）。
•电容和间隙之间的关系：一对平行的导体板之间有一层绝缘物质时，形成一个电容。
电容的大小与导体板的面积、导体间距和绝缘材料的介电常数有关。
•湿敏电容传感器的结构：湿敏电容传感器通常由两个导电板组成，它们之间的间隙充满了吸湿材料。
当吸湿材料吸收水分时，会导致间隙的电容值发生变化。
3. 湿敏电容传感器的应用领域湿敏电容传感器在各个领域都有广泛的应用，以下是几个常见的应用领域：3.1 空调系统•监测空气中湿度的变化，以便调节空调温度和湿度，提供舒适的室内环境。
3.2 农业领域•用于测量土壤湿度，帮助农民合理浇水，提高农作物的产量和质量。
3.3 粮食储存•湿敏电容传感器可用于监测粮食仓库中的湿度，预防粮食受潮、发霉等问题。
3.4 医疗行业•应用于计算机化的患者监护设备中，用于测量患者的呼吸湿度，监测患者的呼吸情况。
3.5 工业控制•用于测量加工环境中的湿度，监控湿度变化并进行相应的调节，保证生产过程的稳定性和质量。
4. 湿敏电容传感器的优势和不足湿敏电容传感器具有许多优点，但也存在一些不足之处。
4.1 优势•灵敏度高：能够准确测量微小的湿度变化。
•快速响应：湿敏电容传感器的响应速度很快，能够迅速反应湿度的变化。
•成本低廉：相较于其他湿度传感器，湿敏电容传感器的制造成本较低。
•小巧便携：湿敏电容传感器体积小，重量轻，便于安装和携带。
•低功耗：湿敏电容传感器在工作时所需的电能较少，能够节省能源。
4.2 不足•数字输出需要进行模数转换：湿敏电容传感器一般输出模拟信号，如果需要数字输出，需要将模拟信号转换成数字信号。
湿敏传感器
2、微波炉湿度检测控制系统
高频电子食 品加热器 排气口 水蒸汽流
微波
食品
湿敏传感器
3.烹调设备湿度控制的应用实例 湿敏传感器安装在烹调设备的排气口，根据湿度 变化控制烹调过程的进行。
电热器 （用于清洗湿敏元件） 振荡器
电源
RH 交-直流 变换器 RO
示波器
线性电路 A
烹调设备 加热器
Ur
4、汽车玻璃挡板结露控制电路
3、 半导体陶瓷湿敏电阻
半导体陶瓷湿敏电阻通常是用两种以上的金属氧化物半 导体材料混合烧结而成的多孔陶瓷。
分为负特性湿敏半导体陶瓷，正特性湿敏半导体陶瓷。
（1）. 负特性湿敏半导瓷的导电机理
当水在半导瓷表面吸附时, 氢原子从半导瓷表面俘获电子, 使半导瓷表面带负电。如果该半导瓷是Ｐ型半导体, 则由于 水分子吸附使表面电势下降。吸引更多的空穴到表面，表面 层的电阻下降。
•
金电极与引出线烧结在一起, 为了减少测量 误差, 在陶瓷片外设置由镍铬丝制成的加热线圈, 以便对器件加热清洗, 排除恶劣气氛对器件的污染。 整个器件安装在陶瓷基片上, 电极引线一般采用铂 -铱合金。
• MgCr2O4-TiO2陶瓷湿度传感器的相对湿度与电 阻值之间的关系, 见图9-8所示。传感器的电阻值 既随所处环境的相对湿度的增加而减少, 又随周围 环境温度的变化而有所变化。
• 湿敏传感器的定义
就是一种能将被测环境湿度转换成电信号 的装置。 主要由两个部分组成：湿敏元件和转换电路， 除此之外还包括一些辅助元件，如辅助电源、 温度补偿、输出显示设备等。
二 湿敏传感器的分类
湿敏传感器的分类
电解质式 电阻式 陶瓷式 高分子式 陶瓷式
湿敏传感器
电容式 高分子式 光纤湿敏传感器 其它 界限电流式湿敏传感器
湿度传感器及其应用
摘要湿度传感器是指检测外界环境湿度的传感器，它将所测环境湿度转换为便于处理、显示、记录的电(频率)信号等。
它是一类重要的化学传感器，在仓贮、工业生产、过程控制、环境监测、家用电器、气象等方面有着广泛的应用。
本次设计的是湿度传感器，主要对湿度传感器的工作原理、组成结构加以论述，并对其测量原理图进行分析，进而使我们能够更深层的对湿度传感器进行理解；除此之外，在本次设计中也简要介绍了湿度传感器的相关特性以及参数如何选择，以便于用户能够正确选用相应的种类和型号。
另外，我又结合了实际案例对湿度传感器的应用技术和应用领域加以分析，并概括了其日后的发展趋势。
关键词：工作原理；组成结构；测量原理图；特性及参数选择；应用；发展趋势目录第一章引言 (2)1.1 背景介绍 (2)1.2 目的和意义 (2)第二章湿度及湿度传感器 (3)2.1 湿度及其表示方法 (3)2.1.1 绝对湿度 (3)2.1.2 相对湿度 (3)2.1.3 含湿量 (4)2.2 湿度传感器及其特性参数 (4)2.3 湿度传感器的分类 (6)第三章电解质型湿度传感器 (7)3.1 无机电解质湿度传感器 (7)3.1.1 氯化锂电阻湿度传感器的工作原理 (7)3.1.2 氯化锂电阻湿度传感器的结构 (7)3.1.3 氯化锂电阻湿度传感器的分类及相关特性 (8)第四章陶瓷湿度传感器 (9)4.1 组成结构 (9)4.2 工作原理及特点 (9)4.3 主要特性与性能 (10)第五章高分子湿度传感器 (12)5.1 电容式湿度传感器 (12)5.1.1 结构 (12)5.1.2 感湿机理与性能 (12)5.2 电阻式湿度传感器 (13)5.2.1 工作原理 (13)5.2.2结构 (14)5.2.2 主要特性 (14)第六章湿度传感器的测量电路 (16)6.1 电路的选择 (16)6.2 湿度传感器测量电路原理框图 (17)第七章湿度传感器的应用 (20)7.1 湿度传感器的选用 (20)7.2 湿度传感器的几种安装方式 (23)7.3 对湿度传感器性能作初步判断的几种方法 (25)7.4 湿度传感器的应用及实际案例分析 (25)7.4.1湿度传感器的应用 (25)7.4.2 实际案例分析 (28)7.5 对市场上湿度传感器产品的几点分析 (30)7.6 湿度传感器的发展趋势 (31)总结 (34)参考文献 (35)第一章引言1.1 背景介绍湿度是控制人类生活条件基本因素之一。
湿度传感器的应用
湿度传感器工作原理及应用人类的生存和社会活动与湿度密切相关。
随着现代化的实现，很难找出一个与湿度无关的领域来。
由于应用领域不同，对湿度传感器的技术要求也不同。
从制造角度看，同是湿度传感器，材料、结构不同，工艺不同．其性能和技术指标有很大差异，因而价格也相差甚远。
对使用者来说，选择湿度传感器时，首先要搞清楚需要什么样的传感器；自己的财力允许选购什么档次的产品，权衡好“需要与可能”的关系，不致于盲目行事。
我们从与用户的来往中，觉得有以下几个问题值得注意。
1．选择测量范围和测量重量、温度一样，选择湿度传感器首先要确定测量范围。
除了气象、科研部门外，搞温、湿度测控的一般不需要全湿程(0-100％RH)测量。
在当今的信息时代，传感器技术与计算机技术、自动控制拄术紧密结合着。
测量的目的在于控制，测量范围与控制范围合称使用范围。
当然，对不需要搞测控系统的应用者来说，直接选择通用型湿度仪就可以了。
下面列举一些应用领域对湿度传感器使用温度、湿度的不同要求，供使用者参考(见表1)。
用户根据需要向传感器生产厂提出测量范围，生产厂优先保证用户在使用范围内传感器的性能稳定一致，求得合理的性能价格比，对双方来讲是一件相得益彰的事情。
2、选择测量精度和测量范围一样，测量精度同是传感器最重要的指标。
每提高—个百分点．对传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。
因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。
例如进口的1只廉价的湿度传感器只有几美元，而1只供标定用的全湿程湿度传感器要几百美元，相差近百倍。
所以使用者一定要量体裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。
生产厂商往往是分段给出其湿度传感器的精度的。
如中、低温段(0一80％RH)为±2％RH，而高湿段(80—100％RH)为±4％RH。
而且此精度是在某一指定温度下(如25℃)的值。
如在不同温度下使用湿度传感器．其示值还要考虑温度漂移的影响。
众所周知，相对湿度是温度的函数，温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。
Belimo 22DT-12 湿度传感器说明书
22DT-12..风管/浸入式温度传感器有源温度传感器（0~10V）可用于风管内气体温度的测量。
选择不锈钢或是黄铜材质的套管后可用于测量水管内水温。
防护等级：NEMA 4X / IP65型号概览型号温度有源输出信号探针长度探针直径22DT-12H 50 mm 6 mm 22DT-12L 100 mm 6 mm 22DT-12N 150 mm 6 mm 22DT-12P 200 mm 6 mm 22DT-12R 300 mm 6 mm 22DT-12T450 mm6 mm技术参数电气参数供电电源 DC 15...24 V, ±10%, 0.35 W 供电电源 AC 24 V, ±10%, 0.82 VA电气接线可拆卸弹簧加载端子排,最大2.5 mm²线缆连接Ø6...10mmPG11电缆戈兰头, 带Ø6...8mm 防拉扣功能参数 多量程是输出有源信号DC 0...5/10 V输出(通过跳线可调节)最大负载5000 Ω介质空气水DC 0...5 V DC 0...10 V DC 0...5 V DC 0...10 V DC 0...5 V DC 0...10 V DC 0...5 V DC 0...10 V DC 0...5 V DC 0...10 VDC 0...5 V DC 0...10 V22DT-12..测量数据测量值温度温度测量范围温度测量精度±1% 的测量范围 (在 21 °C)材质线缆接头PA6, 黑色外壳安全提示环境湿度85%相对湿度，无结露环境温度-35...50 °C [-30...122 °F]介质温度-50...160 °C [-58...320 °F]外壳表面温度最高70 °C [160 °F]IEC/EN防护等级低压防护等级（PELV）III NEMA/UL 防护等级UL Class 2EU联合CE标志IEC/EN认证IEC/EN 60730-1 和 IEC/EN 60730-2-9UL认证申请中IEC/EN防护等级IP65NEMA/UL 防护等级NEMA 4X 质量标准ISO 9001Safety notes只有经过专业培训的工作人员可以安装此产品及相应附件该产品只能用于规定的应用范围。
湿敏12月
传感器课程设计题目：姓名：张虎学号：0705010611班级：测控07—6班Pt_TiO2 二极管湿敏传感器Pt常被用来在金属氧化物半导体上做肖特基接触. 在常温下,Pt_TiO2界面处的电子电导对Pt_TiO2肖特基势垒高度的变化非常敏感.本设计描述了利用该性质制造的湿敏传感器的性能,并讨论了因水在Pt_TiO2界面处的化学吸附,引起表面态费米能级改变, 影响Pt_TiO2肖特基势垒的高度,从而导致了I-V 曲线的变化的物理过程, 对器件制造过程中的工艺问题也有所论述.湿敏传感器已经广泛地用于工业制造、医疗卫生、林业和畜牧业等各个领域。
在家用电器中用于生活区的环境条件监控、食品烹调器具和干燥机的控制等等。
表一中列出了陶瓷湿敏传感器的主要应用领域，以及它们的工作温度和可测控的湿度范围。
陶瓷湿敏传感器的有潜力的应用对象是家用空调器、微波炉、防止视频录像机的受潮以及一些其他家用电器。
在种植业的暖房中，最佳的蔬菜生长条件不仅使植物的生长和成熟周期缩短了，而且通过湿度的调节可以防止有害病变的发生。
在许多工业领域中需要进行干燥处理，通过控制相对湿度的方法，可以保持最佳的干燥条件，因而可以在节约能耗的条件下，确保被干燥产品的质量一致性。
食品味道的改变在很大程度上与其中水份含量有关，控制水份含量就能保持所生产食品的质量。
在食品制造工业中，对生产线的在线过程全都需要对水份含量进行监测。
湿敏传感器同样也用于电子工业。
在生产工艺过程中必须对静电事故给予特别的关注。
静电电荷的数量与湿度有直接关系，出于这个原因，在电子工业中必须将湿度调控在一个特定的范围内。
在广泛使用湿度传感器时，也必须考虑到，传感器需要和测量电路连接使用，所以，对电路也要求能在足够宽的湿度和环境温度范围内保持高精度和高稳定性。
传统的半导体湿敏器件主要有烧结型半导体陶瓷湿敏器件, 涂覆膜型陶瓷湿敏器件和多孔氧化物器件. 结型器件工作时需要加热, 后两种器件的性能随时间会有一定的漂移随着计算机技术的发展, 半导体生产技术的提高和对器件微型化, 集成化要求的日趋迫切,利用肖特基或PN 结二极管整流特性随环境湿度变化的陶瓷湿敏器件, 湿敏结型器件和MOS栅极涂膜型的器件因容易集成的优点而受到重视，本设计所叙述的Pt-TiO2肖特基接触的湿敏传感器是利用Pt_TiO2金半接触I-V 特性曲线随湿度变化而制作的器件.它具有便于集成,响应快,结构简单及工作温度低等特点.半导体陶瓷湿敏电阻结构：通常是用两种以上的金属氧化物半导体材料混合烧结而成的多孔陶瓷。
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湿滞现象小和可以加热清洗等各种优点。所以,半导体
陶瓷湿敏器件已在当前湿度敏感器件的生产和应用中 占有很重要的地位。
19
第12章 湿敏传感器及其应用
金属氧化物半导体陶瓷材料,按其制备方法的不同
可分为两大类:一类就是把一些金属氧化物微粒经过粘 结而堆积在一起的胶体,人们通常将这种未经烧结的微
粒堆积体称为陶瓷,用这种陶瓷材料制成的湿度敏感器
10
第12章 湿敏传感器及其应用
12.2
电解质湿敏传感器
电解质湿敏传感器的湿敏元件主要包括潮解性盐元件、 非溶性盐薄膜元件和采用离子交换树脂元件，即包括 无机电解质和高分子电解质湿敏传感器两大类。 1、氯化锂电解质湿敏传感器 氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解, 离子导电率发 生变化而制成的测湿元件。结构如图所示, 由引线、 基 片、 感湿层与电极组成。
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第12章 湿敏传感器及其应用
利用金属硒蒸发膜或无定型硒蒸发膜都可以做湿敏
器件。一般来说,硒蒸发膜的湿敏器件的电阻值比锗蒸 发膜的湿敏器件电阻值低,被测湿度范围较大,但它也有 和锗膜湿敏器件同样的需要较长老化时间的缺点。
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第12章 湿敏传感器及其应用
图 为硒蒸发膜湿度传感器的结构,在绝缘瓷管表面
感湿 体 R u O2 电 极 隔漏 环 底板
4 1 2 感湿 体引 线 接线 柱 3
烧结型MgCrO4-TiO2湿敏传感器结构
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第12章 湿敏传感器及其应用
MgCrO4―TiO2系陶瓷湿度传感器的特性 (a)电阻-湿度特性;(b)电阻-温度特性;(c)响应时间特性
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第12章 湿敏传感器及其应用
度对电阻-湿度特性有影响,低湿时影响较大,相对湿度
不变的情况下,随着温度升高,电阻值变小。
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第12章 湿敏传感器及其应用
4）薄膜湿度传感器
薄膜湿度传感器的结构一般有两种形式,一种是在硼硅玻 璃或蓝宝石衬底上沉积一层氧化物薄膜,然后在薄膜上再蒸发 一对梳状电极;另一种是先在硼硅玻璃或蓝宝石衬底上,用真 空蒸发方法制作下金电极,再用喷镀法或溅射法生成一层多孔 质的氧化物薄膜,然后再在此薄膜上蒸发上金电极,为了让水 蒸气顺利通过,金的厚度在70nm左右。薄膜湿度传感器的结 构如图所示。
11
第12章 湿敏传感器及其应用
登莫式氯化锂湿敏传感器
A
B
A为用聚苯乙烯包封的铝管， B为用聚乙烯醋酸盐覆盖在A 上的铝丝。图12.3为湿敏特 性曲线。这种元件具有较高 的精度，同时结构简单、价 廉，适用于常温常湿的测控 等一系列优点
10
电阻/106Ω
0.1
0.01 0 30 60 90
Li .2% 2
6
第12章 湿敏传感器及其应用
3.感湿灵敏度
在某一相对湿度范围内,相对湿度改变1%RH时,湿 度传感器感湿特征量的变化值或百分率称为感湿灵敏
度,简称灵敏度,又称湿度系数。感湿灵敏度表征湿度传
感器对湿度变化的敏感程度。如果湿度传感器的特性 曲线是线性的,则在整个使用范围内,灵敏度就是相同的; 如果湿度传感器的特性曲线是非线性的,则灵敏度的大 小就与其工作的相对湿度范围有关。
14
第12章 湿敏传感器及其应用
12.4 半导体湿度传感器
1.元素半导体湿敏器件
在电绝缘物表面上通过蒸发等工艺,制备一层具有吸湿
性的元素半导体薄膜,可形成湿敏电阻器。湿敏传感器就是 利用上述湿敏电阻器的电阻值随湿气的吸附与脱附过程而
变化的现象制成的。通常利用Ge和Se等元素半导体的蒸发
膜制备湿敏器件,锗的蒸发膜厚度适用于高湿度的测量。锗 的湿敏器件的特点是不受环境中灰尘等的影响,能够得到比 较精确的测量结果。然而在制备器件时,锗的蒸发膜的老化 需要较长时间,并且器件的重复性差。
电阻温度系数（%/°C）
R 2 R1 R1 T 100
8
第12章 湿敏传感器及其应用 感湿温度系数（%RH/°C）
H 2 H1 T
ห้องสมุดไป่ตู้
式中,ΔT为一个温度(25°C)与另一规定环境温度之 差;H1 为温度为25°C时湿度传感器的某一电阻值对应 的相对湿度值;H2为另一规定环境温度下,湿度传感器的
1
7.0 6.5
吸附 脱附 15℃
4
电阻值的对数/
6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 40 50 60 70 80 相对湿度/%RH 90
2
3 1— 引 线 ； 2— 基 片 ； 3— 感 湿 层 ； 4— 金 电 极
13
第12章 湿敏传感器及其应用
2、高分子电解质湿敏传感器
利用高分子电解质吸湿而导致电阻率发生变化的基本原理 来进行测量的。这类元件的感湿膜是高分子聚合物，但真 正起到吸湿导电作用的敏感物质是电解质。当水吸附在强 极性基高分子上时，随着湿度的增加吸附量增大，吸附水 之间凝聚呈液态水状态。 在低湿情况下，由于没有电离子产生，电阻值很高； 相对湿度增加时，凝聚化的吸附水就成为导电通道，高分 子电解质的成对离子主要起载流子作用。 利用高分子电解质在不同湿度条件下电离产生的导电离子 数量不等使阻值发生变化，就可以测定环境中的湿度。
品种繁多的烧结型陶瓷湿度传感器,其性能也各有优劣。
24
第12章 湿敏传感器及其应用
多孔质烧结型陶瓷MgCrO4-TiO2湿敏器件的结构如图所示。
加热 丝
图中1、4是加热器引出 线。电极材料选用RuO2, 这是因为所制成的RuO2 电极具有多孔性,允许水 分子通过电极到达陶瓷 表面,同时RuO2的热膨胀 系数与陶瓷体相一致,附 着力也比较好。另 外,RuO2化学性能稳定。
mV V
mV为待测混合气体中所含水蒸气的质量；V为待测混合 气体的总体积；PV为待测混合气体的绝对湿度，其单位 为g/m3
1
第12章 湿敏传感器及其应用
相对湿度是指气体的绝对湿度与同一温度下达到饱和状
态的绝对湿度PS的百分比,即满足如下关系:
H PV PS 100%
保持压力一定而降温,使混合气体中的水蒸气达到
第12章 湿敏传感器及其应用
第12章 湿敏传感器及其应用 12.1 湿敏传感器概述
一、湿度及其表示
湿度是指大气中的水蒸气含量. 在物理学和气象学中,对大气（空气）湿度的表征通常使用绝 对湿度、相对湿度和露（霜）点湿度。在一定温度和压力条 件下,单位体积的混合气体中所含水蒸气的质量为绝对湿度:
PV
3
第12章 湿敏传感器及其应用
根据水分子易于吸附在固体湿敏元件表面并渗透到固体内部 的特性可以分为水分子亲和力型和非水分子亲和力型
电阻式湿敏传感器
湿 敏 传 感 器
水分子亲和力型湿 敏传感器
陶瓷式湿敏传感器 电容式湿敏传感器 电解质湿敏传感器
热敏电阻式湿敏传感器
非水分子亲和力型 湿敏传感器 红外线式湿敏传感器
饱和而开始结露或结霜时的温度称为露点温度,单位为℃。
2
第12章 湿敏传感器及其应用
二、湿敏传感器分类 及其特性 湿敏传感器是指能将湿度转换为与其成一定比例关系 的电量输出的装置。 能够用来制造湿度传感器的吸湿物质必须满足湿度-电 阻（或电容）特性可逆这一基本条件，同时应当具有良 好的重复性。 常用类型：机械式湿敏传感器及电子式湿敏传感器。 电子式有电介质型、陶瓷型、高分子型和半导体型等 多种。
件,一般称为涂覆膜型湿度敏感器件。另一类陶瓷材料 是经过研磨、成型和按一般制陶方法烧结而成具有典 型陶瓷结构的各种金属氧化物半导体陶瓷材料。它们 共同的特点是多孔状的多晶烧结体。因此,有时也将它 们称为烧结型陶瓷材料。
20
第12章 湿敏传感器及其应用
1）涂覆膜型Fe3O4湿度敏感器件
涂覆膜型湿度敏感器件有许多种类,其中比较典型 且 性 能 较 好 的 是Fe3O4 湿 度 敏感 器 件 。 一 般 来 说, 像 Fe3O4这样的金属氧化物是很好的吸附水和脱水速干的 材料。同时, Fe3O4 比其它金属氧化物材料具有比较低 的固有电阻,而且对基板附着性好,因此,使用Fe3O4 做湿 敏器件,不但工艺简单,而且价格低廉。
1 00 2 0℃ 10
/ 电 阻 ×1 06
1
0 .1
0 .0 1 20
40
60
80
1 00
相对 湿度 / ％
硒蒸发膜湿度传感器电阻-湿度关系
18
第12章 湿敏传感器及其应用
2. 金属氧化物半导体陶瓷湿敏器件
金属氧化物半导体陶瓷材料具有较好的热稳定性及其抗 沾污的特点,逐渐被人们所重视,相继出现了各种半导体 陶瓷湿敏器件。 半导体陶瓷使用寿命长,可以在很恶劣的环境下使用几万 小时,这是其它湿敏器件所无法比拟的。半导体陶瓷湿 敏器件,在对湿度的测量方面,可以检测1%RH这样的低 湿状态,而且还具有响应快、精度高、使用温度范围宽、
微波式湿敏传感器
超声波式湿敏传感器
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第12章 湿敏传感器及其应用
湿度传感器的特性参数
1.湿度量程
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第12章 湿敏传感器及其应用
2. 感湿特征量-相对湿度特性曲线
每种湿度传感器都有其感湿特征量,如电阻、电容、 电压、频率等,在规定的工作温度范围内,湿度传感器的 感湿特征量随环境相对湿度变化的关系曲线,称为相对 湿度特性曲线,简称感湿特性曲线。通常希望特性曲线 应当在全量程上是连续的且呈线性关系。有的湿度传 感器的感湿特征量随湿度的增加而增大,这称为正特性 湿敏传感器;有的感湿特征量随湿度的增加而减小,这称 为负特性湿敏传感器。
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第12章 湿敏传感器及其应用
1 08 1 07
R /
1 06 1 05 1 04 1 03 0 0 .2 0 .4 RH 0 .6 0 .8 1
Fe3O4胶体膜传感器的电阻与湿度的关系