第七章其它傳感器第一節(jié)濕度傳感器

1、CHAPTER 6 其它傳感器Miscellaneous Sensors第二篇 傳感器原理及應用 7 其它傳感器7.1 濕度傳感器7.2 機器人傳感器7.3 網(wǎng)絡傳感器第二篇 傳感器原理及應用7.1 濕度傳感器7 其它傳感器 濕度和溫度是人類和其它生物生存環(huán)境舒適度的重要指標。7.1 濕度傳感器7 其它傳感器 太空艙手術室恒溫箱7.1 濕度傳感器7 其它傳感器 烘干機打印機洗碗機冰箱7.1 濕度傳感器7 其它傳感器香煙廠谷倉博物館圖書館實驗室紡織廠7.1 濕度傳感器7 其它傳感器7.1.1 濕度概念7.1.2 經(jīng)典濕度計7.1.3 濕度傳感器 7.1 濕度傳感器7 其它傳感器7.1.1 濕度的

2、概念 7.1 濕度傳感器濕度就是空氣中所含水蒸氣的量。濕度表示方法： 絕對濕度 相對濕度 露點溫度 絕對濕度：表示單位體積空氣里所含水汽的質(zhì)量。式中：v 被測空氣的絕對濕度; MV一被測空氣中水汽的質(zhì)量; V 被測空氣的體積.7.1.1 濕度的概念7.1 濕度傳感器相對濕度：是氣體的絕對濕度與在同一溫度下水蒸氣已達飽和的氣體的絕對濕度之比。例：當溫度為20時，水蒸氣能夠在1m3 的大氣體中最多有17.3g（即水的飽和絕對濕度為17.3g），若此時測得氣體的絕對濕度為8.65g ，相對濕度為多少呢？相對濕度為：8.6517.350RH【答案】7.1.1 濕度的概念7.1 濕度傳感器 空氣有干燥空

3、氣和潮濕空氣兩類 理想的干燥空氣：78氮氣21氧1其它氣體 多爾頓分壓定律：空氣的壓強P應該等于該混合物中各種氣體分壓之和： 7.1.1 濕度的概念7.1 濕度傳感器 式中：Pa干空氣分壓； Pv水汽分壓。 露點溫度(露點)：在一定的空氣壓力下，逐漸降低空氣的溫度，當空氣中所含水蒸氣達到飽和狀態(tài)，而開始結(jié)露或結(jié)霜時的溫度。7.1.1 濕度的概念7.1 濕度傳感器 露點（C）飽和水蒸氣壓 (Pa)絕對濕度 (g/m3)0611.214.5185872.576.450101228.189.078151705.7412.61202339,2117.29253169.7523.43304246.963

4、1.39355628.6241.60407384.4354.587.1.1 濕度的概念7.1 濕度傳感器 毛發(fā)濕度計 干濕球濕度計 露點濕度計7.1.2 經(jīng)典濕度計7.1 濕度傳感器1. 毛發(fā)濕度計 空氣濕度的變化影響毛發(fā)長度的變化，從而帶動指針位置的變化。 7.1.2 經(jīng)典濕度計 7.1 濕度傳感器優(yōu)點：使用簡單，測量工程裝置安裝成本低濕度測量范圍小測量慢非電量輸出要頻繁地對毛發(fā)進行長度還原缺點： 2. 干濕球濕度計 1 干球溫度計2 濕球溫度計3 紗布條4 水7.1.2 經(jīng)典濕度計 7.1 濕度傳感器利用干球和濕球溫度計的溫度求相對濕度（RH）。干球溫度計讀數(shù)(0)干 球 溫 度 計 和

5、濕 球 溫 度 計 的 溫 度 差（ ）0123456789100100816345281141008570564228148 100877563514028181412 100897868574838292517916 1009081716254453730221520 1009183746659514440342828 1009385787265595348423736 100948781757064595450457.1.2 經(jīng)典濕度傳感器 7.1 濕度傳感器10.1.2 Traditional methods for humidity measurement干球溫度計濕球溫度計刻度盤紗

6、布水槽7.1 濕度傳感器1 溫度計 12 溫度計 23 金屬杯4 乙醚溶液 3. 露點濕度計4 記錄金屬杯外開始結(jié)露的溫度值。7.1.2 經(jīng)典濕度計 7.1 濕度傳感器 冷鏡式露點儀HNP-50型冷鏡式露點儀7.1.2 經(jīng)典濕度計7.1 濕度傳感器 7.1.3 濕度傳感器 電解質(zhì)系 有機物及高分子聚合物系 半導體及陶瓷系7.1 濕度傳感器有些物質(zhì)的水溶液是能夠?qū)щ姷姆Q為電解質(zhì)。無機物中的酸、堿、鹽絕大部分屬于電解質(zhì)。 電解質(zhì)的導電機理： 電解質(zhì)溶于水離解為正負離子在電場作用下做定向運動電極通電正負離子分別移向負極和正極放電電流的導通。1. 電解質(zhì)系濕度傳感器7.1.3 電氣濕度傳感器1）登莫（

7、Dunmore）式由Dunmore于1938年首先制造成功，用于遙測探空儀。 結(jié)構：由支架、感濕膜、金屬導線組成。 特點： 支架：毛玻璃管薄鋁管 感濕膜：聚苯乙烯(憎水層)聚乙烯醇和氯化鋰(感濕膜) 金屬導線：鍍錫銅線 黃金絲 單個傳感器的測濕量程較窄，為20RH； 氯化鋰不能用于15 RH以下的低濕范圍； 聚乙烯醇的高溫特性差。1. 電解質(zhì)系濕度傳感器7.1.3 電氣濕度傳感器2) 浸漬式在基片材料上直接浸漬氯化鋰溶液構成的。基片材料：天燃樹皮特點：體積小、高溫特性好1. 電解質(zhì)系濕度傳感器7.1.3 電氣濕度傳感器3）光硬化樹脂電解質(zhì)濕敏元件由于Dunmore的高溫特性差，不耐高溫，主要是

8、由于采用了聚乙烯醇（PVA）；所以，用“光硬化樹脂”代替PVA。光硬化樹脂電解質(zhì)濕敏元件特點：耐高溫，可用于80以上。4） 高分子電解質(zhì)系濕度傳感器如：聚苯乙烯磺酸鋰具有一定的強度、絕緣性，且是憎水性的高分子聚合物通過化學反應引入磺酸基團，形成親水層，提高感濕性通過離子交換，引入鋰，進一步提高感濕性能 特點：1) 整個相對濕度內(nèi)均有感濕特性；2）濕滯誤 差小；3）穩(wěn)定性好；4）耐水性好1. 電解質(zhì)系濕度傳感器7.1.3 電氣濕度傳感器2. 有機物及高分子聚合物濕度傳感器 有機物濕敏元件 利用有機纖維素具有吸濕溶脹、脫濕收縮的特性，將導電的微?；螂x子，如碳粒滲入其中作為導電材料，就可將其體積隨環(huán)

9、境的變化轉(zhuǎn)換為感濕材料電阻的變化。 高分子聚合物濕度傳感器 高分子聚合物能隨周圍環(huán)境的相對濕度大小，成比例的吸附和釋放水分子。由于這類高分子電介常數(shù)較小，而水分子介電常數(shù)較大，可測定其電容的變化。7.1.3 電氣濕度傳感器3. 半導體及陶瓷濕度傳感器半導體及陶瓷濕度傳感器按其制做工藝可分為： 燒結(jié)體型 涂覆膜型 厚膜型 薄膜型 MOS型7.1.3 電氣濕度傳感器1）燒結(jié)體型代表性品種，如： 鉻酸鎂二氧化鈦（MgCr2O4-TiO2） 器件的生產(chǎn)工藝，采用陶瓷器件生產(chǎn)工藝； 配料：用天然的MgCr2O4和TiO2按適當比例配料； 壓模成型：研磨24h，待粒度符合要求壓模成型； 燒結(jié)：在12501300的空氣中燒結(jié)2h左右； 切割成片：切割成4mm5mm0.3mm的薄片。 特點：體積小、測濕范圍寬、承受溫度達600 、可反復清洗。3. 半導體及陶瓷濕度傳感器7.1.3 電氣濕度傳感器2）涂覆膜型最具代表性的品種： Fe3O4 器件的制做過程： 調(diào)漿：將純凈的Fe3O4膠粒用水調(diào)成適當粘度的膠粒； 涂覆：用滑石瓷作基片，采用刷涂和噴涂法； 干燥：熱處理（100200）及老化（80）。 特點： 可在全濕范圍內(nèi)測