湿度传感器
湿度传感器工作原理
湿度传感器工作原理一、引言湿度传感器是一种常见的传感器，用于测量空气中的湿度。
它在许多领域都有广泛的应用，例如气象、农业、工业等。
本文将详细介绍湿度传感器的工作原理。
二、湿度传感器概述湿度传感器是一种能够测量空气中水分含量的设备。
它通常由两部分组成：一个测量元件和一个信号处理单元。
测量元件负责将空气中的水分转换为电信号，而信号处理单元则将这些电信号转换为实际的湿度值。
三、湿度传感器类型目前市场上有许多种不同类型的湿度传感器，其中最常见的包括电容式、电阻式和共振式等。
1. 电容式湿度传感器电容式湿度传感器利用了空气中水分对电容值的影响来测量湿度。
它通常由两个平行板组成，其中一个板上涂有吸水材料，而另一个则是金属板。
当空气中含有水分时，吸水材料会吸收这些水分并膨胀。
这会导致两个板之间的距离变小，从而增加了电容值。
通过测量电容值的变化，就可以确定空气中的湿度。
2. 电阻式湿度传感器电阻式湿度传感器利用了空气中水分对电阻值的影响来测量湿度。
它通常由两个金属片组成，其中一个片上涂有吸水材料。
当空气中含有水分时，吸水材料会吸收这些水分并膨胀。
这会导致两个金属片之间的距离变小，从而改变了它们之间的电阻值。
通过测量电阻值的变化，就可以确定空气中的湿度。
3. 共振式湿度传感器共振式湿度传感器利用了共振频率对空气中水分含量的敏感性来测量湿度。
它通常由一个陶瓷晶体和一个微型天线组成。
当陶瓷晶体表面被涂上吸水材料时，它会因为质量增加而改变其共振频率。
通过测量共振频率的变化，就可以确定空气中的湿度。
四、湿度传感器工作原理无论是哪种类型的湿度传感器，在工作原理上都遵循着相似的流程：将空气中的水分转换为电信号，再将这些电信号转换为实际的湿度值。
1. 湿度测量元件湿度测量元件是湿度传感器的核心部分。
在电容式和电阻式湿度传感器中，它通常由一个吸水材料组成。
当空气中含有水分时，吸水材料会吸收这些水分并膨胀。
在共振式湿度传感器中，则是通过涂抹吸水材料来改变陶瓷晶体的质量。
湿度传感器工作原理
湿度传感器工作原理湿度传感器是一种用于测量空气中湿度的传感器，它能够将湿度转化为电信号输出。
在工业生产、农业种植、气象监测等领域中，湿度传感器都扮演着重要的角色。
那么，湿度传感器是如何工作的呢？接下来，我们将详细介绍湿度传感器的工作原理。
首先，湿度传感器的工作原理基于湿度对介质电性能的影响。
一般来说，湿度传感器采用的是电容式、电阻式或表面声波式等工作原理。
其中，电容式湿度传感器利用介质的介电常数随湿度变化的特性，通过测量介电常数的变化来间接测量湿度。
电阻式湿度传感器则是利用介质电阻随湿度变化的特性，通过测量电阻的变化来间接测量湿度。
而表面声波式湿度传感器则是利用声波在介质中传播速度随湿度变化的特性，通过测量声波传播速度的变化来间接测量湿度。
其次，湿度传感器的工作原理还与传感元件的特性和工作电路有关。
传感元件是湿度传感器的核心部件，它能够将湿度变化转化为电信号输出。
而工作电路则是用来放大、滤波、数字化和输出传感元件的信号。
通过合理设计传感元件和工作电路，可以提高湿度传感器的灵敏度、稳定性和可靠性。
最后，湿度传感器的工作原理还与温度补偿和校准有关。
由于温度对湿度传感器的测量精度有较大影响，因此需要进行温度补偿，以提高湿度传感器的测量精度。
同时，为了确保湿度传感器的测量准确性，还需要进行定期的校准。
总的来说，湿度传感器的工作原理是基于湿度对介质电性能的影响，通过传感元件和工作电路将湿度转化为电信号输出。
在实际应用中，我们需要根据具体的需求选择合适的湿度传感器，并注意温度补偿和校准，以确保湿度传感器的准确可靠。
通过以上的介绍，相信大家对湿度传感器的工作原理有了更深入的了解。
湿度传感器作为一种重要的传感器，在各个领域都有着广泛的应用前景，希望本文能够为大家对湿度传感器有所帮助。
常用湿度传感器分度表
常用湿度传感器分度表1.概述湿度传感器是一种广泛应用于测量空气湿度的设备，常用于气象、农业、工业等领域。
本文档将介绍几种常见的湿度传感器，并提供一个分度表，帮助用户选择适合自己需求的传感器。
2.常见湿度传感器介绍以下是几种常见的湿度传感器：2.1 电容式湿度传感器电容式湿度传感器基于电容变化原理来测量湿度。
当空气中的水分改变时，导致传感器上的电容发生变化，通过测量电容的变化来确定湿度值。
2.2 电阻式湿度传感器电阻式湿度传感器使用一种特殊的电阻材料，当湿度改变时，该材料的电阻值也发生变化。
通过测量电阻值的变化来确定湿度值。
2.3 表面张力湿度传感器表面张力湿度传感器是一种利用水分引起的表面张力变化来测量湿度的设备。
通过测量表面张力的变化，可以得出相应的湿度值。
3.湿度传感器分度表下表是常用湿度传感器的分度表，用于帮助用户选择合适的湿度传感器。
湿度传感器。
| 测量范围。
| 精度。
| 价格。
|电容式湿度传感器。
| 0% - 100%RH。
| 高。
| 中等。
|电阻式湿度传感器。
| 0% - 100%RH。
| 中。
| 低。
|表面张力湿度传感器 | 0% - 100%RH。
| 高。
| 高。
|4.结论本文档介绍了几种常见的湿度传感器并提供了一个分度表，以帮助用户选择合适的湿度传感器。
用户可以根据自己的需求和预算，在精度、价格等方面进行权衡，选择最适合的湿度传感器。
湿度传感器的分类
湿度传感器的分类湿度传感器是一种广泛应用于工业生产、农业、气象、环境监测等领域的传感器。
根据其原理和工作方式的不同，湿度传感器可以分为以下几类。
一、电容式湿度传感器电容式湿度传感器利用相对湿度对电容值的影响来测量湿度。
通常采用两个平行的电极板构成一个电容器，其中一个电极上涂有湿度敏感材料，当湿度变化时，敏感材料吸附或释放水分，导致电容值的变化。
该类传感器具有响应速度快、精度高、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于工业自动化、气象观测等领域。
二、电阻式湿度传感器电阻式湿度传感器是利用湿度对电阻值的影响来测量湿度。
常见的电阻式湿度传感器有两种工作原理，一种是利用湿度敏感电阻的电阻值随湿度的变化而变化，另一种是利用湿度敏感材料的电导率随湿度的变化而变化。
电阻式湿度传感器具有结构简单、成本低、稳定性好等特点，广泛应用于家用电器、空调系统等领域。
三、电化学湿度传感器电化学湿度传感器是利用湿度对电化学反应的影响来测量湿度。
传感器内部通常包含一个湿度敏感电极和一个参比电极，当湿度变化时，湿度敏感电极上的电化学反应会发生变化，通过测量电极之间的电位差来计算湿度值。
该类传感器具有响应速度快、线性度高、精度稳定等特点，常用于气象观测、仓储环境监测等场合。
四、光学湿度传感器光学湿度传感器是利用湿度对光的传播和折射特性的影响来测量湿度。
通过测量入射光线在湿度敏感材料中的传播路径、折射率等变化，可以推算出湿度值。
光学湿度传感器具有高精度、抗污染能力强等优点，广泛应用于气象、石油化工、仪器仪表等领域。
五、微机电系统湿度传感器微机电系统湿度传感器是将微机电技术应用于湿度传感器中的一种新型传感器。
通过微纳加工技术制作微小的结构和敏感元件，实现对湿度的测量。
微机电系统湿度传感器具有响应速度快、体积小、功耗低等特点，被广泛应用于移动设备、智能家居等领域。
六、热电湿度传感器热电湿度传感器是利用湿度对热传导和热释放的影响来测量湿度。
传感器内部包含一个加热电极和一个测温电极，当湿度变化时，湿度敏感材料吸收或释放水分，导致热传导和热释放的变化，通过测量电极之间的温差来计算湿度值。
湿度传感器的原理及应用
湿度传感器的原理及应用湿度传感器的原理湿度传感器是一种测量空气中湿度的设备，它基于一些物理原理和传感器技术来实现湿度的测量。
下面是湿度传感器工作的基本原理：1.电容法：湿度传感器可以利用空气中水分对电容的影响来测量湿度。
当空气中的湿度增加时，水分会被吸附在传感器的电极上，导致电容的变化。
通过测量电容的变化，可以推算出当前的湿度。
2.电阻法：湿度传感器还可以利用基于电阻的原理来测量湿度。
湿度会影响传感器材料的电阻值，因此可以通过测量电阻的变化来推算湿度的变化。
这种方法通常使用一种特殊的塑料材料，称为湿度敏感材料，它会因湿度的变化而改变其电阻。
3.电化学法：某些湿度传感器使用电化学原理来测量湿度。
这些传感器通常包含一个用于测量湿度的湿度敏感电极和一个比较电极。
当湿度增加时，湿度敏感电极上的湿度敏感材料会发生化学反应，导致电极电势的变化。
通过测量电势的变化，可以计算湿度的值。
湿度传感器的应用湿度传感器在很多领域中都有广泛的应用，下面是一些常见的应用领域：1.气象观测：湿度传感器在气象观测中起着重要的作用。
通过测量空气中的湿度，气象学家可以推算出气象条件，例如空气中的水分含量和温度。
这有助于预测天气和了解地球的气候变化。
2.农业：湿度传感器在农业中也有很多应用。
例如，在种植水果和蔬菜的温室中，湿度传感器可以帮助农民监测温室内的湿度，以确保最适宜的生长环境。
此外，在农作物灌溉中，湿度传感器也可以用于控制灌溉的水量，确保农作物获得合适的湿度。
3.室内环境控制：湿度传感器在室内环境控制中扮演重要角色。
它可以被用于测量室内空气中的湿度，帮助调节加湿器和除湿器的工作。
这对于创造一个舒适的室内环境对人们的健康和舒适感来说非常重要。
4.工业控制：湿度传感器在工业控制中也有广泛的应用。
例如，在食品加工和制药过程中，湿度传感器可以用于测量环境湿度，以确保生产过程的稳定性和产品质量。
5.智能家居：随着智能家居技术的发展，湿度传感器在智能家居中也扮演着重要的角色。
湿度传感器
2、简述光电导效应，并应用光电晶体的能带分析热 敏电阻CdS的工作原理。
3、简述光敏二极管的工作过程。
4、什么是霍耳效应，画出霍耳效应原理图；利用霍 耳片设计测磁电路，画出电路示意图，简述其工作原 理。
4、湿敏电阻器的特性
1）电阻－湿度特性
2）时间常数 衡量湿敏电阻器随温度的跃变其阻值 的变化速率。 湿敏电阻的时间常数越小越好。
湿敏电阻器的阻值增加量从零变化到稳定增加量 的63％所需的时间。
3）滞后效应 湿敏电阻器周围 湿度变化一个往返 周期，相应的电阻 值变化曲线在吸湿 和脱湿过程中并不 重复，形成一个类 似磁滞回线的湿滞 环。 湿滞回线和湿滞量
2、 湿度传感器的温度系数 湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏 感，其温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃范围内，而且 有的湿敏元件在不同的相对湿度下，其温度系数又有 差别。温漂非线性，这需要在电路上加温度补偿。采 用单片机软件补偿，或无温度补偿的湿度传感器是保 证不了全温范围的精度的，湿度传感器温漂曲线的线 性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿 不出较好的效果，湿度传感器工作的温度范围也是重 要参数。多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作
20.2 湿度传感器
( Humidity Transducer)
湿度传感器：把相对湿度的变化转换成电信号的器件。 感湿特点：
在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽 吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介电常数发生很大的 变化，从而制成湿敏元件。
一、湿度传感器分类
1、湿度及其表示方法 表示环境中水蒸气含量的物理量。
三、湿敏电容器的工作原理及特性
利用器件的电容随湿度变化而变化的特性。
电容随湿度的变化取决于介质介电常数ε随湿度的 变化来确定。
湿度传感器的工作原理
湿度传感器的工作原理湿度传感器是一种用于测量空气中湿度的设备。
它的工作原理基于湿度对某些物理或化学特性的影响。
本文将详细介绍湿度传感器的工作原理。
一、湿度传感器的分类湿度传感器可以分为两类：电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器。
1. 电容式湿度传感器电容式湿度传感器是一种基于电容变化原理的传感器。
它由两个电极组成，其中一个电极是涂有吸湿材料的感湿元件，另一个电极是不吸湿的参考电极。
当空气中的湿度改变时，感湿元件吸收或释放水分，从而改变电容值。
通过测量电容值的变化，可以计算出空气中的湿度。
2. 电阻式湿度传感器电阻式湿度传感器是一种基于电阻变化原理的传感器。
它由一根涂有吸湿材料的电阻丝组成。
当空气中的湿度改变时，吸湿材料吸收或释放水分，从而改变电阻值。
通过测量电阻值的变化，可以计算出空气中的湿度。
二、湿度传感器的工作原理湿度传感器的工作原理基于湿度对某些物理或化学特性的影响。
下面将分别介绍电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器的工作原理。
1. 电容式湿度传感器的工作原理电容式湿度传感器的工作原理基于电容值与介电常数之间的关系。
介电常数是物质对电场的响应能力，它与物质的吸湿性有关。
当空气中的湿度改变时，感湿元件吸收或释放水分，从而改变电容值。
电容值与介电常数成反比例关系，因此电容值越小，介电常数越大，空气中的湿度越高。
2. 电阻式湿度传感器的工作原理电阻式湿度传感器的工作原理基于电阻值与电导率之间的关系。
电导率是物质对电流的响应能力，它与物质的吸湿性有关。
当空气中的湿度改变时，吸湿材料吸收或释放水分，从而改变电阻值。
电阻值与电导率成正比例关系，因此电阻值越小，电导率越大，空气中的湿度越高。
三、湿度传感器的应用湿度传感器广泛应用于气象、农业、工业、医疗等领域。
在气象领域，湿度传感器用于测量空气中的湿度，以便预测天气变化。
在农业领域，湿度传感器用于测量土壤湿度，以便控制灌溉量。
在工业领域，湿度传感器用于测量空气中的湿度，以便控制生产过程。
湿度传感器原理
湿度传感器原理湿度传感器是一种能够测量空气中相对湿度的电子设备。
它在许多应用中都具有重要的作用，比如气象观测、室内环境控制、农业生产等。
本文将介绍湿度传感器的工作原理，主要包括电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器两种类型。
一、电容式电容式湿度传感器利用材料在不同湿度下的介电常数变化来间接测量湿度。
其工作原理如下：1. 传感器结构：电容式湿度传感器通常由两个电极组成，它们之间隔着一层湿度敏感材料。
湿度敏感材料具有高吸湿性，当空气的湿度改变时，材料吸湿或释放湿气，导致介电常数发生变化。
2. 电容测量：电容是储存电荷的能力，传感器两个电极之间的电容与湿度敏感材料的介电常数成正比。
当湿度增加时，湿度敏感材料吸湿，介电常数增加，电容也随之增大。
通过测量电容的变化，即可获得空气中的相对湿度值。
3. 温度补偿：不同温度下，电容式湿度传感器的读数会受到温度影响，因此需要进行温度补偿。
通常会添加温度传感器，以获得温度值，然后根据温度值对湿度进行修正，提高测量准确度。
二、电阻式电阻式湿度传感器基于材料在不同湿度下的电阻变化来测量湿度。
其工作原理如下：1. 传感器结构：电阻式湿度传感器由湿度敏感材料和电极组成，材料通常是一种半导体材料，如硅、聚合物等。
湿度敏感材料的电阻随湿度的变化而变化。
2. 电阻测量：传感器电极两端加上一个恒定的电流，通过测量电阻的变化，可以得到湿度的值。
当湿度增加时，湿度敏感材料吸湿，电子在材料上的迁移变慢，导致电阻增加。
3. 温度补偿：电阻式湿度传感器也会受到温度的影响，因此需要进行温度补偿。
可以通过添加温度传感器并结合电阻和湿度之间的特定关系，对湿度进行修正。
总结：电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器是目前应用较广泛的两种湿度传感器。
电容式湿度传感器通过测量介电常数的变化来间接测量湿度，而电阻式湿度传感器则通过测量电阻值的变化来直接测量湿度。
两种传感器都需要进行温度补偿，以提高测量的准确性。
在选择湿度传感器时，需根据具体应用需求和成本效益来进行选择，以确保传感器能够满足实际使用的精度和可靠性要求。
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（8） 热传导式式湿度传感器
利用潮湿空气与干燥空气的热传导差异测定湿度，感湿功 能材料是热敏电阻。
热敏电阻式湿度传感器
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（9） 其他非水分子亲合力型湿度传感器
微波湿度传感器：利用微波在含水蒸汽的空气中 传播时，微波传输损耗能量与环境湿度有关的特性构 成湿度传感器。
红外湿度传感器：利用水蒸汽能吸收特定波长的 红外线的特性构成湿度传感器。
-
八、 湿度传感器的应用 ❖ 湿度传感器广泛应用于气象、军事、工业
5.湿度温度系数——感湿特性曲线随温度变化特性。
dRH
dT
k常数
R2R110% 0oC /
R1T
C2C110% 0oC /
❖湿敏元件吸湿和脱湿响应时C间1不T同，具有滞后现象
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四、工作原理
（1）伸缩式湿度传感器
毛发、纤维素等
（2）干湿球湿度传感器
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JCJ600X 干湿球湿度测控仪
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（3）结露湿度传感器
❖感湿特征量：湿度变化所引起的传感器的输出量。
❖感湿特性曲线：感湿特征量与环境湿度关系。
3.感湿灵敏度
❖在一定湿度范围内，相对湿度变化1%RH时，其感湿特 征量的变化值或变化百分率。
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4.响应时间——湿度传感器的动态响应特
❖湿度传感器响应相对湿度变化量的63.2%所需要的时 间。分为吸湿响应时间和脱湿响应时间。
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（7）高分子电阻式湿度传感器
如：聚苯乙烯磺酸锂湿敏元件。是强电解质。 感湿膜上制作多孔性梳状金电极而成——湿 敏电阻。
❖工作温度：–30~90℃；测湿范围：0~100%RH
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湿度传感器GY-HR002
电气性能：
1、工作温度：0℃—60℃； 2、工作湿度：20％—95％RH；
3、温度特性：≤0.5％RH／℃ 4、湿滞回差：≤2％RH； 5、响应时间：吸湿，≤20S；脱湿≤40S； 6、稳定性：≤2％RH／年，抗结露； 7、湿度检测精度：≤±5％RH；
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ZnO-Cr2O5陶瓷湿敏元件
（6）高分子电容式湿度传感器
常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋 酸纤维等。 利用吸湿或脱湿从而引起介电常数的改变特性，制 作成平板电容器。
醋酸纤维有机膜感湿特点：
响应速度快（1s）；重复性好； 工作温度范围：0~80℃； 测湿范围宽（0~100%RH）； 湿度温度系数 小（0.05%RH/℃）；测湿精度：（1~2）%RH。
❖ 相对湿度和温度一体测量 ❖ 精确露点测量 ❖ 全量程标定,无需重新标定即可互换使用 ❖ 两线制数字接口 (最简单的系统集成,较低的价格) ❖ 超小尺寸(7.5×5×2.5 mm) ❖ 高可靠性 (工业 CMOS 工艺) ❖ 优化的长期稳定性 ❖ 基于请求式检测,因此低能耗 ❖ 具有湿度传感器元件的自检测能力 ❖ 传感器元件加热应用,亦可获得极高的精度和稳定性
在印刷梳状电极的氧化铝基片上涂覆由新型树脂和碳粒组成的电阻式感 湿膜构成湿敏电阻。
v e(a/c)p
C-导电粉的浓度
Hdp-07
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(4)电解质湿度传感器 电解质是以离子形式导电的物质。LiCl湿敏元件。
感湿原理：LiCl吸湿潮解，离子导电率变化——湿敏电阻。 浓度低的湿敏传感器对高湿度敏高。
（5） 陶瓷湿度传感器 优点：工作温度范围宽；体积小；测湿范围宽 响应快；低湿测量灵敏度高。
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六、湿度传感器选用注意事项
❖ 量程：不需要全湿度范围(0-100％RH)的湿度测量。 ❖ 精度：不宜盲目追求“高、精、尖”。多数情况下，±5％
RH的精度就足够了。需要较高精度的场合，再选用±3％ RH以上精度的湿度传感器。 ❖ 时漂和温漂：有针对性的解决方法和措施。 ❖ 其它：避免在酸性、碱性及含有机溶剂的环境中使用；避免 粉尘较大环境，空气流通 ❖ 考虑供电，信号的长线传输措施。
第5章 湿度传感器
一、 湿度的定义及其表示方法
1.绝对湿度(V) ❖ V=mV/V (mg/m3)
2.相对湿度(RH)
mV—被测气中 水蒸气的质量
❖ RH=(V/W)T100% ❖露点也能反映相对湿度
W—同温度下的 饱和水蒸气密度
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二、 湿度传感器的分类
1.水分子亲和力型湿度传感器 ❖湿敏材料吸附（物理吸附和化学吸附）水分子 后，电气性能（电阻、介电常数、阻抗等）变 化。湿敏电阻、湿敏电容等。
全量程标定.
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❖ 湿度测量范围: 0 to 100 % RH ❖ 湿度测量精度:±3% RH(20到80 % RH) ❖ 湿度测量复现性: ±0.1 % RH ❖ 湿度测量分辨率: 0.03 % RH ❖ 温度测量范围:-40~+123.8℃; ❖ 温度测量精度: ±0.4 ℃在 25℃时; ❖ 温度响应时间: ≤20 秒 ❖ 温度测量重复性: ±0.1 ℃ ❖ 温度测量分辨率: 0.01℃
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七、典型的电子式湿度传感器
1. HIH-4000-002
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2. Humirel 公司的HS1101
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3.SHT11(瑞士Scnsirion)
◆将温度感测、湿度感测、信号变换、A／D转换和加热器等功能集成到一个芯片上； ◆内置A／D转换器(分辨率为8～12位，可以通过对芯片内部寄存器编程米选择)； ◆测量精确度高，由于同时集成温湿度传感器，可以提供温度补偿的湿度测量值和高质 量的露点计算功能； ◆封装尺寸超小(7.62 mm×5.08mm×2.5 mm)，测量和通信结束后，自动转入低功耗 模式； ◆高可靠性，采用CMOSens工艺，测量时可-将感测头完全浸于水中。
MgCr2O4-TiO2、 ZnO-Cr2O5陶瓷湿敏元件、 V2O5-TiO2陶 瓷湿敏元件、 Fe3o4等
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MgCr2O4-TiO2湿敏元件的结构和感湿特性曲线
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Fe3O4湿敏元件的结构和性能
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无需加热清洗的半导体陶瓷烧结体湿敏元件。稳定性好；响 应快：湿度变化20%时，响应时间约2s，吸湿、脱湿几乎 无滞后现象。
2.非水分子亲和力型湿度传感器 ❖ 是利用物理效应的湿度传感器。热敏电阻式、 红外吸收式、超声波式和微波式湿度传感器。
-
三、 湿敏元件的主要特性参数
1.湿度量程
❖即感湿范围。
电阻、电容、电压、 频率等
❖理想情况：0~100%RH；一般情况：5~95%RH。
2.感湿特性曲线
一般要求：全量程连续、
线性、斜率适当。