濕度傳感器PPT課件

1、1 1.絕對(duì)濕度絕對(duì)濕度( V) v V=mV/V (mg/m3) 2.相對(duì)濕度相對(duì)濕度(RH) v RH=( V/ W)T 100% v露點(diǎn)也能反映相對(duì)濕度露點(diǎn)也能反映相對(duì)濕度 mV被測氣中被測氣中 水蒸氣的質(zhì)量水蒸氣的質(zhì)量 W同溫度下的同溫度下的 飽和水蒸氣密度飽和水蒸氣密度 2 1.水分子親和力型濕度傳感器水分子親和力型濕度傳感器 v濕敏材料吸附（濕敏材料吸附（物理吸附和化學(xué)吸附）水分子物理吸附和化學(xué)吸附）水分子 后，電氣性能（電阻、介電常數(shù)、阻抗等）變后，電氣性能（電阻、介電常數(shù)、阻抗等）變 化。濕敏電阻、濕敏電容等?；?。濕敏電阻、濕敏電容等。 2.非水分子親和力型濕度傳感器非水分子親

2、和力型濕度傳感器 v 是利用物理效應(yīng)的濕度傳感器。熱敏電阻式、是利用物理效應(yīng)的濕度傳感器。熱敏電阻式、 紅外吸收式、超聲波式和微波式濕度傳感器。紅外吸收式、超聲波式和微波式濕度傳感器。 3 1.濕度量程濕度量程 v即感濕范圍。即感濕范圍。 v理想情況：理想情況：0100%RH；一般情況：；一般情況：595%RH。 2.感濕特性曲線感濕特性曲線 v感濕特征量：感濕特征量：濕度變化所引起的傳感器的輸出量。濕度變化所引起的傳感器的輸出量。 v感濕特性曲線：感濕特性曲線：感濕特征量與環(huán)境濕度關(guān)系。感濕特征量與環(huán)境濕度關(guān)系。 3.感濕靈敏度感濕靈敏度 v在一定濕度范圍內(nèi)，相對(duì)濕度變化在一定濕度范圍內(nèi)，相

3、對(duì)濕度變化1%RH時(shí)，其感濕特時(shí)，其感濕特 征量的變化值或變化百分率。征量的變化值或變化百分率。 電阻、電容、電壓、電阻、電容、電壓、 頻率等頻率等 一般要求：全量程連續(xù)、一般要求：全量程連續(xù)、 線性、斜率適當(dāng)。線性、斜率適當(dāng)。 4 4.響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間濕度傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特濕度傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特 v濕度傳感器響應(yīng)相對(duì)濕度變化量的濕度傳感器響應(yīng)相對(duì)濕度變化量的63.2%所需要的時(shí)所需要的時(shí) 間。分為吸濕響應(yīng)時(shí)間和脫濕響應(yīng)時(shí)間。間。分為吸濕響應(yīng)時(shí)間和脫濕響應(yīng)時(shí)間。 5.濕度溫度系數(shù)濕度溫度系數(shù)感濕特性曲線隨溫度變化特性。感濕特性曲線隨溫度變化特性。 v濕敏元件吸濕和脫濕響應(yīng)時(shí)間不同，具有滯后現(xiàn)象

4、濕敏元件吸濕和脫濕響應(yīng)時(shí)間不同，具有滯后現(xiàn)象 k d RH dT 常數(shù) C TR RR o %/100 1 12 C TC CC o %/100 1 12 5 （1）伸縮式濕度傳感器）伸縮式濕度傳感器 毛發(fā)、纖維素等毛發(fā)、纖維素等 （2）干濕球濕度傳感器干濕球濕度傳感器 四、工作原理四、工作原理 JCJ600X 干濕球濕度測控儀 6 7 （3）結(jié)露濕度傳感器）結(jié)露濕度傳感器 在印刷梳狀電極的氧化鋁基片上涂覆由新型樹脂和碳粒組成的電阻式感在印刷梳狀電極的氧化鋁基片上涂覆由新型樹脂和碳粒組成的電阻式感 濕膜構(gòu)成濕敏電阻。濕膜構(gòu)成濕敏電阻。 C-導(dǎo)電粉的濃度導(dǎo)電粉的濃度 ( / )a c p v e

5、 Hdp-07 8 (4)電解質(zhì)濕度傳感器電解質(zhì)濕度傳感器 電解質(zhì)是以離子形式導(dǎo)電的物質(zhì)。電解質(zhì)是以離子形式導(dǎo)電的物質(zhì)。LiCl濕敏元件濕敏元件。 感濕原理：感濕原理：LiCl吸濕潮解，離子導(dǎo)電率變化吸濕潮解，離子導(dǎo)電率變化濕敏電阻。濕敏電阻。 濃度低的濕敏傳感器對(duì)高濕度敏高。濃度低的濕敏傳感器對(duì)高濕度敏高。 （5 5） 陶瓷濕度傳感器陶瓷濕度傳感器 優(yōu)點(diǎn)：工作溫度范圍寬；體積小；測濕范圍寬優(yōu)點(diǎn)：工作溫度范圍寬；體積?。粶y濕范圍寬 響應(yīng)快；低濕測量靈敏度高。響應(yīng)快；低濕測量靈敏度高。 MgCr2O4-TiO2、 ZnO-Cr2O5陶瓷濕敏元件、陶瓷濕敏元件、 V2O5-TiO2陶陶 瓷濕敏元件

6、、瓷濕敏元件、 Fe3o4等等 9 MgCr2O4-TiO2濕敏元件的結(jié)構(gòu)和感濕特性曲線濕敏元件的結(jié)構(gòu)和感濕特性曲線 10 Fe3O4濕敏元件的結(jié)構(gòu)和性能濕敏元件的結(jié)構(gòu)和性能 11 無需加熱清洗的半導(dǎo)體陶瓷燒結(jié)體濕敏元件。穩(wěn)定性好；響無需加熱清洗的半導(dǎo)體陶瓷燒結(jié)體濕敏元件。穩(wěn)定性好；響 應(yīng)快：濕度變化應(yīng)快：濕度變化 20%時(shí)，響應(yīng)時(shí)間約時(shí)，響應(yīng)時(shí)間約2s，吸濕、脫濕幾乎，吸濕、脫濕幾乎 無滯后現(xiàn)象無滯后現(xiàn)象。 ZnO-Cr2O5陶瓷濕敏元件陶瓷濕敏元件 12 （6）高分子電容式濕度傳感器）高分子電容式濕度傳感器 常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、

7、酷酸醋 酸纖維等。酸纖維等。 利用吸濕或脫濕從而引起介電常數(shù)的改變特性，制利用吸濕或脫濕從而引起介電常數(shù)的改變特性，制 作成平板電容器。作成平板電容器。 醋酸纖維有機(jī)膜醋酸纖維有機(jī)膜感濕特點(diǎn)：感濕特點(diǎn)： 響應(yīng)速度快（響應(yīng)速度快（ 1s）；重復(fù)性好；）；重復(fù)性好； 工作溫度范圍：工作溫度范圍：080； 測濕范圍寬（測濕范圍寬（0100%RH）；）； 濕度溫度系數(shù)濕度溫度系數(shù) ?。ㄐ。?.05%RH/）；測濕精度：）；測濕精度： （12）%RH。 13 （7）高分子電阻式濕度傳感器）高分子電阻式濕度傳感器 如：聚苯乙烯磺酸鋰濕敏元件。是強(qiáng)電解質(zhì)。如：聚苯乙烯磺酸鋰濕敏元件。是強(qiáng)電解質(zhì)。 感濕膜上制

8、作多孔性梳狀金電極而成感濕膜上制作多孔性梳狀金電極而成濕濕 敏電阻。敏電阻。 v工作溫度：工作溫度：3090；測濕范圍：；測濕范圍：0100%RH 14 濕度傳感器濕度傳感器GY-HR002 電氣性能： 1、工作溫度：060； 2、工作濕度：2095RH； 3、溫度特性：0.5RH 4、濕滯回差：2RH； 5、響應(yīng)時(shí)間：吸濕，20S；脫濕40S； 6、穩(wěn)定性：2RH年，抗結(jié)露； 7、濕度檢測精度：5RH； 15 （8） 熱傳導(dǎo)式式濕度傳感器熱傳導(dǎo)式式濕度傳感器 利用潮濕空氣與干燥空氣的熱傳導(dǎo)差異測定濕度，感濕功利用潮濕空氣與干燥空氣的熱傳導(dǎo)差異測定濕度，感濕功 能材料是熱敏電阻。能材料是熱敏電

9、阻。 熱敏電阻式濕度傳感器熱敏電阻式濕度傳感器 16 （9） 其他非水分子親合力型濕度傳感器其他非水分子親合力型濕度傳感器 微波濕度傳感器：微波濕度傳感器：利用微波在含水蒸汽的空氣中利用微波在含水蒸汽的空氣中 傳播時(shí)，微波傳輸損耗能量與環(huán)境濕度有關(guān)的特性構(gòu)傳播時(shí)，微波傳輸損耗能量與環(huán)境濕度有關(guān)的特性構(gòu) 成濕度傳感器。成濕度傳感器。 紅外濕度傳感器：紅外濕度傳感器：利用水蒸汽能吸收特定波長的利用水蒸汽能吸收特定波長的 紅外線的特性構(gòu)成濕度傳感器。紅外線的特性構(gòu)成濕度傳感器。 17 六、濕度傳感器選用注意事項(xiàng)六、濕度傳感器選用注意事項(xiàng) v量程：不需要全濕度范圍(0-100RH)的濕度測量。 v精度

10、：不宜盲目追求“高、精、尖”。多數(shù)情況下，5 RH的精度就足夠了。需要較高精度的場合，再選用3 RH以上精度的濕度傳感器。 v時(shí)漂和溫漂：有針對(duì)性的解決方法和措施。 v其它：避免在酸性、堿性及含有機(jī)溶劑的環(huán)境中使用；避免 粉塵較大環(huán)境，空氣流通 v考慮供電，信號(hào)的長線傳輸措施。 18 1. HIH-4000-002 七、典型的電子式濕度傳感器 19 20 21 2. Humirel 公司的HS1101 22 23 24 3.SHT11(瑞士Scnsirion) 將溫度感測、濕度感測、信號(hào)變換、AD轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上； 內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換器(分辨率為812位，可以通過對(duì)芯片內(nèi)部寄存器編

11、程米選擇)； 測量精確度高，由于同時(shí)集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y量值和高質(zhì) 量的露點(diǎn)計(jì)算功能； 封裝尺寸超小(7.62 mm5.08mm2.5 mm)，測量和通信結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗 模式； 高可靠性，采用CMOSens工藝，測量時(shí)可將感測頭完全浸于水中。 25 v相對(duì)濕度和溫度一體測量 v精確露點(diǎn)測量 v全量程標(biāo)定,無需重新標(biāo)定即可互換使用 v兩線制數(shù)字接口 (最簡單的系統(tǒng)集成,較低的價(jià)格) v超小尺寸(7.552.5 mm) v高可靠性 (工業(yè) CMOS 工藝) v優(yōu)化的長期穩(wěn)定性 v基于請(qǐng)求式檢測,因此低能耗 v具有濕度傳感器元件的自檢測能力 v傳感器元件加熱應(yīng)用,亦可獲

12、得極高的精度和穩(wěn)定性 全量程標(biāo)定. 26 v濕度測量范圍: 0 to 100 % RH v濕度測量精度:3% RH(20到80 % RH) v濕度測量復(fù)現(xiàn)性: 0.1 % RH v濕度測量分辨率: 0.03 % RH v溫度測量范圍:-40+123.8; v溫度測量精度: 0.4 在 25時(shí); v溫度響應(yīng)時(shí)間: 20 秒 v溫度測量重復(fù)性: 0.1 v溫度測量分辨率: 0.01 27 八、八、 濕度傳感器的應(yīng)用濕度傳感器的應(yīng)用 v濕度傳感器廣泛應(yīng)用于氣象、軍事、工業(yè)濕度傳感器廣泛應(yīng)用于氣象、軍事、工業(yè) （特別是紡織、電子、食品、煙草工業(yè)）、（特別是紡織、電子、食品、煙草工業(yè)）、 農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、建筑、家用電器及日常生活等農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、建筑、家用電器及日常生活等 各種場合