湿敏传感器
湿 敏 传 感 器
7 .0 6 .5 6 .0 5 .5 5 .0 4 .5 4 .0 40
吸附 脱附 1 5℃
电阻值的对数 /
50 60 70 80 相对 湿度 / %RH
90
半导体陶瓷湿敏电阻
• 电阻率随湿度增加而下降，称为负特性湿 敏半导体陶瓷，电阻率随湿度增加而增大， 称为正特性湿敏半导体陶瓷
塑料外壳 滤网 陶瓷烧结元件
氯化锂湿敏电阻
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。它由引线、
基片、感湿层与电极组成， 如图所示。
氯化锂通常与聚乙烯醇组成混合体，环境相对
湿度高，溶液将吸收水分，使浓度降低，因此， 其溶液电阻率增高。
1 4
2 3 1 —引线 ；2 —基片 ； 3 —感湿 层；4 —金电 极
＋
RP 100 k
C1 10
＋
47 k
* R2
A
多孔金电极
引线
树脂固封
MCS型Fe3O4湿敏器件
电阻 / a b c d e 5℃ 1 5℃ 2 5℃ 3 5℃ 4 5℃
6 10
a b c d e5 104 103 10 2040
60
80
相对湿度 / %RH
直读式湿度计
• 直读式湿度计电路，其中RH为氯化锂湿 度传感器。 由V1、V2、T1等组成测湿电 桥的电源，其振荡频率为250～1000 Hz。 电桥输出经变压器T2, C3耦合到V3，经V3 放大后的信号， 由VD1～VD4桥式整流后， 输入给微安表，指示出由于相对湿度的 变化引起电流的改变，经标定并把湿度 刻划在微安表盘上， 就成为一个简单而 实用的直读式湿度计了。
(6) 湿 敏 传 感 器
湿敏电阻传感器-概述
湿敏电阻传感器概述
湿敏电阻传感器概述
湿敏电阻传感器又名为电阻型高分子湿度传感器，简称湿敏电阻，是一种新型的湿度敏感元件同时是湿度传感器的一种。
也是我们日常中说的湿度传感器。
它采用功能高分子膜涂敷在带有导电电极陶瓷衬底上，形成阻抗随相对湿度变化成对数变化的敏感部件，导电机理为水分子的存在影响高分子膜内部导电离子的迁移率。
一、特点：
具有体积小，感湿范围宽，响应速度快，抗污染能力强，抗结露，灵敏度高，性能稳定可靠，性价比高，低漂移、高精度、一致性好等特点。
二、适用范围：
电子、纺织、仓储、烟草、制药、气象、医疗设备等行业；
电子万年历、温湿度表、加湿器、除湿机、空调、微波炉、玩具及工艺品，以及其他需湿度测量的场所等产品。
湿敏传感器的工作原理和应用
湿敏传感器的工作原理和应用湿敏传感器是一种能够感知空气中湿度的电子传感器，通常被广泛应用于湿度监测、空气质量检测、自动化控制以及制造业等领域。
在本文中，我们将会探讨湿敏传感器的工作原理、种类以及应用。
工作原理湿敏传感器是基于一种叫做“湿度电阻效应”的物理现象工作。
这种物理现象描述了在潮湿的环境中，湿度会使存在于传感器的电极之间的电阻值发生变化。
具体来说，当湿度升高时，介电常数会增加，电容也会随之增加，电阻值也会降低。
不同的湿敏传感器在感知湿度方面会使用不同的电化学材料和技术。
最常见的湿敏传感器类型是基于陶瓷材料的。
这种传感器通过将一些特定的陶瓷材料制成颗粒或薄膜电阻，然后将其部署在传感器的指定位置上，来展现湿度电阻效应。
种类目前市场上有许多不同种类的湿敏传感器，可以分为几大类：1.电容式湿敏传感器：这种传感器通常较为精准，可以在 3-5% RH 的范围内测量湿度。
其测量范围一般在 0-100% RH 之间。
2.电阻式湿敏传感器：这种传感器通常采用硬度、易加工、低成本和优良的温度稳定性的陶瓷材质。
其测量范围一般在 0-100% RH 之间。
3.表面声波湿敏传感器：这种传感器通过振荡表面上含水的粒子，来感知相对湿度。
它可以精确测量相对湿度，范围在 0-100% RH 之间。
4.纳米湿敏传感器：这种传感器基于纳米技术，可以使用非常小的电极和材料来感知湿度。
它通常应用在需要精确度、运行速度快以及对设备体积要求严格的场景中。
应用湿敏传感器广泛应用于多个行业和应用领域。
例如：1.室内空气质量管理：湿敏传感器可以使用在室内环境监测系统中，感知当前的空气湿度，从而优化空气处理系统的运作。
2.制造业和工程：湿敏传感器可以应用在制造过程和工程中，帮助检测和控制相对湿度。
这对于涂装、贮存等行业来说尤为重要。
3.医疗监测：湿敏传感器可以应用在医疗监测设备中，帮助记录患者面对的不同湿度条件。
这对于鼓励康复和提高治疗效果十分重要。
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。
湿敏传感器工作原理
湿敏传感器工作原理
湿敏传感器是一种用于检测环境湿度的传感器。
其工作原理基于湿度对特定材料的电学性质的影响。
湿敏传感器一般由两个电极、一个或多个感湿材料以及一个外壳组成。
感湿材料通常是一种亲水性高的聚合物，如改性聚醚硅橡胶。
当环境中的湿度变化时，感湿材料会吸湿或释湿，导致其电阻值发生变化。
具体来说，湿敏传感器的两个电极与感湿材料在电的连接上并行排列。
当环境湿度低时，感湿材料中的水分含量较低，电阻较大。
而当环境湿度增加时，感湿材料中的水分含量增加，导致材料的电导率增加，电阻减小。
通过测量电阻的变化，就可以反映出环境湿度的变化。
一般来说，湿敏传感器的电阻与湿度之间存在着一定的线性关系。
因此，可以通过校准传感器并使用一定的算法来将电阻值转换成湿度值。
湿敏传感器可广泛应用于气候监测、室内湿度调节控制、农业、仓储、电子设备和医疗设备等领域。
湿敏传感器的原理与应用
湿敏传感器的原理与应用1. 引言湿敏传感器是一种常见的电子元件，能够感知周围环境的湿度变化，并将其转化为电信号输出。
湿敏传感器的原理与应用广泛，被广泛应用于工业领域、家用电器控制、气候监测等领域。
本文将介绍湿敏传感器的工作原理以及其应用场景。
2. 湿敏传感器的工作原理湿敏传感器的工作原理基于材料的湿度敏感性，当环境湿度发生变化时，其电阻值也会相应改变。
湿敏传感器通常由两个电极间隔一个可以吸湿的电介质组成。
当环境湿度升高时，电介质吸湿，导致电极之间的电阻值减小；相反，当环境湿度降低时，电介质的脱湿导致电极间的电阻值增加。
3. 湿敏传感器的应用场景湿敏传感器可以应用于各个领域，以下列举了几个常见的应用场景：•工业领域–空气调节和湿度控制：湿敏传感器可用于工厂的空调系统和湿度调节装置，实现自动湿度控制，提高生产效率。
–湿度计和报警系统：湿敏传感器可用于监测工业环境中的湿度，并在湿度超出预定范围时发出警报，保证生产质量和安全。
•家用电器控制–空气净化器：湿敏传感器可以监测室内空气中的湿度，根据湿度变化自动调节净化器的运行模式，提供更加舒适的环境。
–墙面湿度控制：湿敏传感器安装在墙壁上，监测室内湿度，当湿度超过设定值时，自动启动除湿装置。
•气候监测–温室控制：湿敏传感器可用于温室中的湿度控制，根据湿度变化自动开启/关闭喷雾系统，为植物提供适宜的生长环境。
–水域监测：湿敏传感器可用于监测水域中的湿度，及时发现水体污染情况。
•医疗领域–呼吸器患者监测：湿敏传感器可用于监测患者的呼吸湿度，辅助医生判断患者的健康状况。
•农业领域–农作物灌溉：湿敏传感器可以监测土壤湿度，根据湿度变化自动控制灌溉系统，提供适宜的水分供给。
4. 湿敏传感器的优势和不足•优势–灵敏性高：湿敏传感器对湿度变化非常敏感，能够在短时间内实时检测到湿度的变化。
–高精度：湿敏传感器能够提供较为精确的湿度测量结果。
–低功耗：湿敏传感器通常采用低功耗设计，提高使用寿命。
湿敏电阻式传感器的用途
湿敏电阻式传感器的用途湿敏电阻式传感器是一种用于测量环境湿度的传感器。
它是由一种特殊的材料制成的，当材料中含有水分时，其电阻值会发生变化，进而通过测量电阻值的变化来反映环境的湿度水平。
湿敏电阻式传感器使用广泛，以下是其主要用途的详细介绍。
1. 家用电器湿敏电阻式传感器常被用于家用电器中，如空调、除湿机、加湿器等，用于监测并控制设备工作环境的湿度。
通过湿敏电阻式传感器，这些电器可以实时感知环境湿度的变化，并根据需要自动调整工作状态，以提供更加舒适的使用体验。
2. 农业领域湿敏电阻式传感器在农业领域中的应用广泛。
农田灌溉系统中，湿敏电阻式传感器可用于测量土壤湿度，以判断灌溉水的需求量。
此外，湿敏电阻式传感器还可用于温室和植物生长环境的监测，及时掌握环境湿度变化，为农作物生长提供良好的湿度条件。
3. 医疗健康在医疗健康领域，湿敏电阻式传感器也有一定的应用。
例如，可以将湿敏电阻式传感器嵌入护理床垫中，用于监测患者的出汗情况，通过分析湿敏电阻值的变化，来判断患者的身体健康状况。
此外，湿敏电阻式传感器还可用于制作一些特殊的医用设备，如呼吸机，用于监测呼吸气中的湿度，以确保患者得到安全有效的治疗。
4. 工业制造在工业制造领域中，湿敏电阻式传感器被广泛应用于湿度控制系统中。
例如，湿敏电阻式传感器可以被安装在生产线上，监测生产环境中的湿度变化，并根据实时数据自动调整设备的工作状态，保证生产环境的湿度在适宜的范围内。
此外，湿敏电阻式传感器还可用于控制一些对湿度要求较高的工艺过程，如涂装、干燥等。
5. 环境监测湿敏电阻式传感器在环境监测领域中也有着重要的应用。
例如，可以将湿敏电阻式传感器布置在城市空气湿度监测站中，用于监测城市空气中的湿度情况，为城市空气质量检测提供重要的数据参考。
此外，湿敏电阻式传感器还可用于监测室内环境湿度，为室内空气质量改善提供数据支持。
综上所述，湿敏电阻式传感器具有广泛的应用领域，包括家用电器、农业、医疗健康、工业制造和环境监测等。
湿敏传感器
湿度：是指大气中的水蒸气含量。
表示方法：
1： 绝对湿度 含义：是指一定温度和压力条件下，每单位体积的混合气体 所 含水蒸气的质量。 单位：g/m3
符号：AH
2：相对湿度 含义：是指气体绝对湿度与同一温度下达到 饱和状态的绝对湿度之比。
符号：%RH 注意：它是指大气的潮湿程度，是一 个无量纲的量 在实际生活中多用相对湿度这一概念
理想、
半导体陶瓷湿敏电阻
用两种以上金属氧化物半导体材料混合烧结 而成为多孔陶瓷
分类：
1负特性湿敏半导瓷的导电机理 ZnO—LiO2—V2O5系、 Si—Na2O—V2O5系、 Ti O2—MgO—Cr2O3系， 几种材料的电阻率随湿 度增加而下降。 2正特性湿敏半导瓷的导电机理 Fe3O4的电阻率随湿度 增加而增大，湿敏器件 由基片、电 极和感湿膜组成，
湿敏传感器：是能够感受外界温度变化，并通过器件 材料的物理或化学性质变化，将湿度转化成有用信号 的器件。
应用：工业（纺纱厂、织布厂） 农业（良种培育、人工大棚） 国防（通讯 电子半导体） 科技（制药厂） 生活（家庭加湿器）
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。
特性曲线如下图所示：
特性曲线如下图所示：
典型半导瓷湿敏元件
（3） 四氧化三铁湿敏元 件 构成：基片、电极、感湿膜
工作原理：
当空气湿度增大时，四氧化三铁胶膜吸湿2由于水分子的附 着，强化颗粒之间的接触，降低颗粒间的电阻和增加更多 的导流通路。所以元件阻值减小。 当处于干燥环境中时，胶膜脱湿，颗粒间接触面积减小， 遇见阻值增大。 优点：在常温、常湿下性能比较稳定，有较强的抗结露能力测 湿范围广，有较一致的湿敏特性和较好的温度—湿度特性。 缺点：其有较明显的湿滞现象，响应时间长。 湿滞现象：湿敏元件吸湿和脱湿的响应时间各不相同， 它们的特性曲线也不相同，一般总是，脱湿比吸湿迟后， 我们称这一特性为湿滞现象。
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• 四、温度补偿：
•
通常氧化物半导体陶瓷湿敏电阻温度系数为0.1～0.3，
在测湿精度要求高的情况下必须进行温度补偿。
• 决策与计划 • 粮食含水量不同，电导率也不同。 检测粮食含水量是将两根金属探头插入 粮食中，当粮食含水量越高时，电导率 越大，两根金属探头间的阻值就越小； 反之，阻值就越大。通过检测两根金属 探头间阻值的变化，就能测出粮食含水 量的大小。 • 由于粮仓环境洁净，水分检测 连续，结合湿敏传感器相关知识，这里 选用高分子电容湿敏传感器作为环境湿 度检测传感器。
• 3.后续电路：
• 150V电压加在RAB上，产生以内的电流，经运放输出 小于2V的电压，由7106模数转换器转换为数字量后在 显示器上显示。 • 4.校正：
• （1）零点校正：将A、B开路，即两金属棒完全分开， 此时RAB无穷大，调节RP1使显示值为零；
• （2）满度校正：将A、B短路，即两金属棒连接在一 起，相当于粮食完全浸泡在水中，此时RAB阻值为零， 调整RP2使显示值为100• 一、电源选择：
• 湿敏电阻必须工作在交流回路中。若用直流供电， 会引起多孔陶瓷表面结构改变，湿敏特性变劣；若交流 电源频率过高，由于元件的附加容抗而影响测湿灵敏度 和准确性。因此应以不产生正、负离子积聚为原则，使 电源频率尽可能低。对于离子导电型湿敏元件，电源频 率一般以1kHz为宜。对于电子导电型湿敏元件，电源频 率应低于50Hz。
• 1.检测电路： • 图中A、B为两根金属探头，插入粮 食中，来检测两探头间粮食的阻值RAB。 由于阻值很大，因此间距要小，一般设 置为2毫米。 • 2.高压电源： • 由于RAB通常在几十兆欧～几百兆 欧之间，因此供电电源要用高压才能流 过电流。图中由时基电路7555组成无稳 自激振荡器，产生矩形脉冲，经升压变 压器Tr提高振幅20倍，然后通过整流电 路输出约150V电压。
检查与评价
• 1、一般在常温洁净环境，连续使用的场 合，应选择高分子湿度传感器。这类传 感器精度高，稳定性好。 • 2、在高温恶劣环境，应选用加热清洗的 陶瓷湿度传感器。这类传感器耐高温， 通过定期清洗能除去吸附在敏感体表面 的灰尘、气体、油雾等杂物，使性能恢 复。
湿敏传感器未来的发展前景
• 传感器在科学技术领域、工农业生产 以及日常生活中发挥着越来越重要的作 用。人类社会对传感器提出的越来越高 的要求是传感器技术发展的强大动力， 而现代们学技术突飞猛进则提供了坚强 的后盾。 随着科技的发展，传感器也在 不断的更新发展
• 1、开发新型传感器
• 2、集成化、多功能化、智能化
• 3、新材料开发 • 4、新工艺的采用
5、智能材料
半 导 体 陶 瓷 湿 敏 传 感 器
• 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。
• 工作原理：当环境湿度发生改变时，多孔感湿陶瓷吸湿，电阻值 随之变化。为了防止电阻极化，测量时必须是交流。另外，在高 温、高湿环境下，要定期加热清洗，使传感器恢复性能。
• 二、线性化处理：
• 一般湿敏元件的特性均为非线性，为准确地获得湿 度值，要加入线性化电路，使输出信号正比于湿度的变 化。
• 湿敏传感器的使用
• 三、测量湿度范围：
•
电阻式湿敏元件在湿度超过95％RH时，湿敏膜因湿
润溶解，厚度会发生变化，若反复结露与潮解，特性将变 坏而不能复原。
•
电容式湿敏元件在80％RH以上高湿及100％RH以上
• 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
• 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。
湿敏传感器
任务1 环境湿度检测
湿度传感器是基于某些材料能产生与湿度有关的 物理效应或化学反应，将湿度的变化转换成某个电
量的变化的器件。按输出电量可以分为电阻型、电
容型和频率型等；按敏感材料的性质可分为电解质 型、陶瓷型、有机高分子型、半导体型等。
常见湿敏电阻外形
• 常见湿敏电容
• 一、高分子电阻湿敏传 感器： • 1、结构示意图：如右图 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。
电容湿度传感器应用电路
• 上图中IC1及外围元件组成多谐振荡器， 产生触发IC2的脉冲。IC2和电容式湿度 传感器及外围元件组成可调宽的脉冲发 生器，其脉冲宽度取决于湿度传感器的
电容大小。调宽脉冲从IC2的9脚输
出．经R5、C2滤波后成为直流信号输出，
它正比于空气的相对湿度。
粮食含水量检测电路