傳感器與檢測(cè)技術(shù)-圖文pp模塊七

傳感器與檢測(cè)技術(shù)項(xiàng)目教程學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器模塊七氣敏傳感器和濕度傳感器模塊七氣敏傳感器和濕度傳感器模塊導(dǎo)讀氣敏傳感器是一種將檢測(cè)到的氣體成分和濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，它將氣體種類及與濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱就可以獲得與待測(cè)氣體在環(huán)境中的存在情況有關(guān)的信息。氣敏傳感器主要用于工業(yè)上天然氣、煤氣及石油化工等部門的易燃、易爆、有毒、有害氣體的監(jiān)測(cè)、報(bào)警和自動(dòng)控制。模塊七氣敏傳感器和濕度傳感器模塊導(dǎo)讀濕度傳感器是由濕敏元件和轉(zhuǎn)換電路等組成，能感受外界濕度（通常將空氣或其他氣體中的水分含量稱為濕度）變化，并通過(guò)器件材料的物理或化學(xué)性質(zhì)變化，將環(huán)境濕度變換為電信號(hào)的裝置。濕度傳感器可廣泛使用于各種場(chǎng)合的濕度監(jiān)測(cè)、控制和報(bào)警，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊。本模塊針對(duì)常見(jiàn)的氣敏傳感器和濕度傳感器進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生能夠掌握各種利用氣敏傳感器和濕度傳感器進(jìn)行測(cè)量的方法。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器由于氣敏傳感器暴露在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)使用，工作條件比較惡劣，溫度、濕度的變化很大，又存在大量粉塵和油霧等，氣體作用于傳感元件材料產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)物會(huì)附著在元件表面，往往會(huì)使傳感器性能變差，因此要求氣敏傳感器的性能必須滿足下列要求：（1）能夠檢測(cè)易爆氣體的允許濃度、有害氣體的允許濃度和其他基準(zhǔn)設(shè)定濃度，并能及時(shí)給出報(bào)警、顯示和控制信號(hào)。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器（2）對(duì)被測(cè)氣體以外的共存氣體或物質(zhì)不敏感。（3）長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、重復(fù)性好、動(dòng)態(tài)特性好、響應(yīng)迅速。（4）使用、維護(hù)方便，價(jià)格便宜等。由于半導(dǎo)體氣敏傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)快、使用壽命長(zhǎng)和成本低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用很廣，因此本學(xué)習(xí)單元將著重介紹半導(dǎo)體氣敏傳感器。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器氣體成分檢測(cè)的主要方法及特點(diǎn)一、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)易燃、易爆、有毒、有害氣體進(jìn)行檢測(cè)、預(yù)報(bào)和自動(dòng)控制已成為煤炭、石油化工、電力等部門亟待解決的重要課題。同時(shí)，隨著人們生活水平的提高，家用燃料結(jié)構(gòu)的改變，交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)凈化生態(tài)環(huán)境的要求也越來(lái)越高，要求能夠使用性能優(yōu)良、方便耐用、小型多功能的傳感器及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)、監(jiān)控易燃、易爆、有毒、有害氣體。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器圖7-1甲醛檢測(cè)儀圖7-2甲烷傳感器學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器成

分分析包括兩部分內(nèi)容：一是定性分析，確定物質(zhì)的化學(xué)組成，都是利用物質(zhì)所含組成成分在物理或化學(xué)性質(zhì)上的差異來(lái)進(jìn)行的，如電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)等方面的差異，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其組成成分含量的準(zhǔn)確測(cè)量。圖7-3所示為汽車尾氣分析儀。圖7-3汽車尾氣分析儀學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器對(duì)不同氣體的檢測(cè)有不同方法，目前主要的方法有：利用半導(dǎo)體氣體器件檢測(cè)的電氣法；利用電解質(zhì)和電極對(duì)氣體進(jìn)行檢測(cè)的電化學(xué)法；利用氣體對(duì)光的折射率或光吸收等特性檢測(cè)的光學(xué)法。氣敏傳感器是用來(lái)檢測(cè)氣體類別、濃度和成分的傳感器。由于氣體種類繁多，性質(zhì)各不相同，因此，實(shí)現(xiàn)氣/電轉(zhuǎn)換的傳感器種類也很多。按構(gòu)成材料可將氣敏傳感器分為半導(dǎo)體和非半導(dǎo)體兩大類，目前使用最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器；從結(jié)構(gòu)上可將氣敏傳感器分為干式（構(gòu)成氣體傳感器的材料為固體）和濕式（利用水溶液或電解液感知待測(cè)氣體）兩種。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器待測(cè)氣體與半導(dǎo)體表面接觸會(huì)造成半導(dǎo)體電導(dǎo)率等物理性質(zhì)變化，半導(dǎo)體氣敏傳感器正是基于此來(lái)進(jìn)行氣體檢測(cè)的。半導(dǎo)體氣敏元件通常有以下兩種分類方式：（1）按照半導(dǎo)體與氣體相互作用時(shí)產(chǎn)生的變化是限于半導(dǎo)體表面還是深入到半導(dǎo)體內(nèi)部，半導(dǎo)體氣敏元件可以分為表面控制型和體控制型兩種。前者半導(dǎo)體表面吸附的氣體與半導(dǎo)體間發(fā)生電子接收，結(jié)果使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率等物理性質(zhì)發(fā)生變化，但內(nèi)部化學(xué)組成不變；后者半導(dǎo)體與氣體的反應(yīng)使半導(dǎo)體內(nèi)部組成發(fā)生變化，導(dǎo)致電導(dǎo)率變化。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器（2）按照半導(dǎo)體變化的物理特性，半導(dǎo)體氣敏元件可分為電阻型和非電阻型兩種。電阻型半導(dǎo)體氣敏元件利用敏感材料接觸氣體時(shí)的阻值變化來(lái)檢測(cè)氣體的成分或濃度；非電阻型半導(dǎo)體氣敏元件利用其他參數(shù)，如二極管整流特性和晶體管特性變化來(lái)檢測(cè)被測(cè)氣體。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器由于氣體種類繁多，性質(zhì)差異較大，因此單一種類的氣敏傳感器不可能檢測(cè)所有的氣體，而只能檢測(cè)某一類特定性質(zhì)的氣體。例如，固體電解質(zhì)氣敏傳感器的主要檢測(cè)對(duì)象是無(wú)機(jī)氣體，如CO2、H2、Cl2、SO2等。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器圖7-4所示為固體電解質(zhì)CO2氣敏傳感器。其氣敏選擇性相當(dāng)好，但靈敏度不高，信號(hào)響應(yīng)速度變化范圍較大，且與固態(tài)電解質(zhì)材料的性質(zhì)及傳感器的使用溫度都有關(guān)，其長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性也因材料的選擇及使用溫度的變化而改變。圖7-5酒精檢測(cè)儀學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器聲表面波氣敏傳感器雖然也可以測(cè)量某些無(wú)機(jī)氣體，但主要的測(cè)量對(duì)象是各種有機(jī)氣體，如鹵化物、苯乙烯、碳酰氯、有機(jī)磷化物等。其氣敏選擇性取決于元件表面的氣敏膜材料。其一般用于同時(shí)檢測(cè)多種化學(xué)性質(zhì)相似的氣體，而不適宜檢測(cè)未知?dú)怏w組分中的單一氣體成分。但由于其靈敏度很高，也常用作測(cè)定已知?dú)怏w組分中某一特定低濃度氣體的濃度變化情況。氧化物半導(dǎo)體氣敏傳感器的主要測(cè)量對(duì)象是各種還原性氣體，如CO、H2、甲醇、乙醇等。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器如圖7-5所示為酒精檢測(cè)儀。它雖然可以通過(guò)添加各種催化劑及助催化劑在一定程度上改變其主要?dú)饷魧?duì)象，卻很難消除對(duì)其他還原性氣體的共同響應(yīng)，并且它的信號(hào)響應(yīng)線性范圍很窄，因此一般只能用于定性及半定量范圍的氣體監(jiān)測(cè)。圖7-5酒精檢測(cè)儀學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器半導(dǎo)體氣敏傳感器二、半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化而制成的。當(dāng)半導(dǎo)體器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)，在氣體接觸半導(dǎo)體表面而被吸附時(shí)，被吸附的分子首先在表面物性自由擴(kuò)散，失去運(yùn)動(dòng)能量，一部分分子被蒸發(fā)掉，另一部分殘留分子產(chǎn)生熱分解而固定在吸附處（化學(xué)吸附）。當(dāng)半導(dǎo)體的逸出功小于吸附分子的親和力（氣體的吸附和滲透特性）時(shí)，吸附分子將從器件奪得電子而變成負(fù)離子吸附，半導(dǎo)體表面呈現(xiàn)電荷層。如果半導(dǎo)體的逸出功大于吸附分子的離散能，吸附分子將向器件釋放出電子而形成正離子吸附。具有正離子吸附傾向的氣體有H2、CO、碳?xì)浠衔锖痛碱?，它們被稱為還原型氣體或電子供給型氣體。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器當(dāng)氧化型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上，還原型氣體吸附到P型半導(dǎo)體上時(shí)，半導(dǎo)體的載流子減少，電阻值增大。當(dāng)還原型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上，氧化型氣體吸附到P型半導(dǎo)體上時(shí)，半導(dǎo)體的載流子增多，電阻值下降。圖7-6所示為N型半導(dǎo)體氣敏傳感器吸附被測(cè)氣體時(shí)的電阻變化曲線。圖7-6N型半導(dǎo)體氣敏傳感器吸附被測(cè)氣體時(shí)的電阻變化曲線學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器半導(dǎo)體氣敏傳感器一般由三部分組成：氣敏元件、加熱器和外殼。半導(dǎo)體氣敏傳感器按其結(jié)構(gòu)可分為燒結(jié)型、薄膜型和厚膜型，如圖7-7所示。圖7-7半導(dǎo)體氣敏元件學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器圖7-7(a)所示為燒結(jié)型氣敏元件，它以多孔質(zhì)陶瓷（如SnO2）為基材，添加不同物質(zhì)，采用低溫（700~900℃）制陶方法進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)時(shí)埋入鉑電極和加熱絲，最后將電極和加熱絲引線焊在管座上制成元件。由于制作簡(jiǎn)單，它是一種最普通的結(jié)構(gòu)形式，主要用于檢測(cè)還原性氣體、可燃性氣體和液體蒸氣。但由于燒結(jié)不充分，器件的機(jī)械強(qiáng)度較差，且所用電極材料較貴重，電特性誤差較大，因此應(yīng)用受到一定的限制。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器圖7-7(b)所示為薄膜型氣敏元件，用蒸發(fā)或?yàn)R射方法在石英或陶瓷基片上形成金屬氧化物薄膜（厚度在100nm以下），用這種方法制成的敏感膜顆粒很小，因此具有很高的靈敏度和響應(yīng)速度。敏感體的薄膜化有利于器件的低功耗、小型化，以及與集成電路制造技術(shù)兼容，是一種很有前途的器件。圖7-7(c)所示為厚膜型氣敏元件，將氣敏材料（SnO2、ZnO）與一定比例的硅凝膠混制成能印刷的厚膜膠，把厚膜膠用絲網(wǎng)印刷到事先安裝有鉑電極的氧化鋁的基片上，在400~800℃的溫度下燒結(jié)1~2h便制成厚膜型氣敏元件。用厚膜工藝制成的器件一致性較好，機(jī)械強(qiáng)度高，適于批量生產(chǎn)。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器這些氣敏元件全部附有加熱器，一般加熱到200~400℃。加熱器的作用是使附著在探測(cè)部分的油霧、塵埃等被燒掉；同時(shí)加速氣體氧化還原反應(yīng)，從而提高元件的靈敏度和響應(yīng)速度。由于加熱方式有直熱式和旁熱式兩種，相應(yīng)地形成了直熱式和旁熱式氣敏元件。直熱式氣敏元件是將加熱絲、測(cè)量絲直接埋入半導(dǎo)體材料粉末中燒結(jié)而成的，工作時(shí)加熱絲通電，測(cè)量絲用于測(cè)量元件阻值。這類元件制造工藝簡(jiǎn)單、成本低，可在高電壓回路中使用，但熱容量小，易受環(huán)境氣流的影響，測(cè)量回路和加熱回路間沒(méi)有隔離而相互影響。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器如國(guó)產(chǎn)的QN型及日本費(fèi)加羅TGS109型氣敏傳感器均采用此種結(jié)構(gòu)。對(duì)于旁熱式氣敏元件而言，它的特點(diǎn)是將加熱絲放置在一個(gè)陶瓷管內(nèi)，管外涂梳狀電極作為測(cè)量極。加熱絲不與氣敏材料接觸，使測(cè)量極和加熱極分離，避免了測(cè)量回路和加熱回路的相互影響，元件熱容量大，降低了環(huán)境溫度對(duì)元件加熱溫度的影響，所以這類元件的穩(wěn)定性、可靠性都較直熱式氣敏元件好。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器圖7-8國(guó)產(chǎn)QM-N5型氣敏傳感器圖7-9日本費(fèi)加羅TGS812型氣敏傳感器學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器煙霧傳感器三、煙霧傳感器是通過(guò)監(jiān)測(cè)煙霧的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的，其廣泛應(yīng)用在小區(qū)、工廠、公司、學(xué)校、家庭、別墅、倉(cāng)庫(kù)、石油化工、燃?xì)廨斉涞缺姸喟卜李I(lǐng)域。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器煙霧傳感器的分類1.煙霧傳感器按照工作原理可分為三類：離子式煙霧傳感器、光電式煙霧傳感器和氣敏式煙霧傳感器。（1）離子式煙霧傳感器（見(jiàn)圖7-10）是一種技術(shù)先進(jìn)、工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運(yùn)用到各消防報(bào)警系統(tǒng)中。它在內(nèi)外電離室里有放射源镅241，電離產(chǎn)生的正、負(fù)離子在電場(chǎng)的作用下各自向正負(fù)電極移動(dòng)。在正常情況下，內(nèi)外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。一旦有煙霧進(jìn)入外電離室，干擾了帶電粒子的正常運(yùn)動(dòng)，電流、電壓就會(huì)有所改變，破壞了內(nèi)外電離室之間的平衡，于是無(wú)線發(fā)射器發(fā)出無(wú)線報(bào)警信號(hào)，通知遠(yuǎn)方的接收主機(jī)將報(bào)警信號(hào)傳遞出去。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器圖7-10離子式煙霧傳感器學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器（2）光電式煙霧傳感器（見(jiàn)圖7-11）內(nèi)有一個(gè)光學(xué)迷宮，安裝有紅外對(duì)管，無(wú)煙時(shí)紅外接收管收不到紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光；當(dāng)煙霧進(jìn)入光學(xué)迷宮時(shí)，通過(guò)折射、反射，接收管接收到紅外光，智能報(bào)警電路判斷是否超過(guò)閾值，如果超過(guò)就發(fā)出警報(bào)。圖7-11光電式煙霧傳感器學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器（3）氣敏式煙霧傳感器（見(jiàn)圖7-12）是一種檢測(cè)特定氣體的傳感器。它主要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等，其中用得最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。它的應(yīng)用主要有一氧化碳?xì)怏w的檢測(cè)、瓦斯氣體的檢測(cè)、煤氣的檢測(cè)、氟利昂（R11、R12）的檢測(cè)、呼氣中乙醇的檢測(cè)等。圖7-12氣敏式煙霧傳感器學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器它將氣體種類及其與濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱就可以獲得與待測(cè)氣體在環(huán)境中的存在情況有關(guān)的信息，從而可以進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警，還可以通過(guò)接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測(cè)、控制和報(bào)警系統(tǒng)。氣敏式煙霧傳感器有以下幾種類型：①可燃性氣體氣敏傳感器，包含各種烷類和有機(jī)蒸氣類（VOC）氣體，大量應(yīng)用于抽油煙機(jī)、泄漏報(bào)警器和空氣清新機(jī)。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器②一氧化碳?xì)饷魝鞲衅?，可用于工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保、汽車、家庭等一氧化碳泄漏和不完全燃燒檢測(cè)報(bào)警。③氧傳感器，其應(yīng)用很廣泛，在環(huán)保、醫(yī)療、冶金、交通等領(lǐng)域需求量很大。④毒性氣體傳感器，主要用于檢測(cè)煙氣、尾氣、廢氣等環(huán)境污染氣體。氣敏式煙霧傳感器的典型型號(hào)為MQ2，該傳感器常用于家庭和工廠的氣體泄漏檢測(cè)裝置，適于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、乙醇、氫氣、煙霧等的探測(cè)。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器煙霧傳感器的選用2.離子式煙霧報(bào)警器對(duì)微小的煙霧粒子的感應(yīng)要靈敏一些，對(duì)各種煙能均衡響應(yīng)；而光電式煙霧報(bào)警器對(duì)稍大的煙霧粒子的感應(yīng)較靈敏，對(duì)灰煙、黑煙響應(yīng)差些。當(dāng)發(fā)生熊熊大火時(shí)，空氣中煙霧的微小粒子較多；而悶燒的時(shí)候，空氣中稍大的煙霧粒子會(huì)多一些。如果火災(zāi)發(fā)生后，產(chǎn)生了大量煙霧的微小粒子，離子式煙霧報(bào)警器會(huì)比光電式煙霧報(bào)警器先報(bào)警。這兩種煙霧報(bào)警器的報(bào)警時(shí)間間隔不大，但是這類火災(zāi)的蔓延極快，此類場(chǎng)所建議安裝離子式煙霧報(bào)警器。如果產(chǎn)生了大量稍大的煙霧粒子，光電式煙霧報(bào)警器會(huì)比離子式煙霧報(bào)警器先報(bào)警，這類場(chǎng)所建議安裝光電式煙霧報(bào)警器。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器火災(zāi)煙霧是由氣、液、固體微粒群組成的混合物，具有體積、質(zhì)量、溫度、電荷等物理特性。離子式煙霧報(bào)警器是通過(guò)相當(dāng)于煙敏電阻的電離室引起的電壓變化來(lái)感知煙霧粒子微電流變化的裝置。當(dāng)煙霧粒子進(jìn)入電離室，改變了電離室空氣的電離狀態(tài)，從而宏觀表現(xiàn)為電離室的等效電阻增加，引起電離室兩端的電壓增大，由此來(lái)確定空氣中的煙霧狀況。而氣敏式煙霧傳感器是探測(cè)空氣中某些可燃?xì)怏w的成分，所以在火災(zāi)探測(cè)方面，氣敏式煙霧傳感器的性能不如離子式煙霧傳感器。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器氣敏傳感器的應(yīng)用四、氣敏傳感器廣泛應(yīng)用于防災(zāi)報(bào)警，可制成液化石油氣、天然氣、城市煤氣、煤礦瓦斯及有毒氣體等方面的報(bào)警器，圖7-13所示為可燃性氣體泄漏報(bào)警器。圖7-13可燃性氣體泄漏報(bào)警器學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器圖7-14所示為有毒氣體檢測(cè)儀。其也可用于對(duì)大氣污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)及在醫(yī)療上用于對(duì)O2等氣體的測(cè)量，生活中則可用于空調(diào)機(jī)、烹調(diào)裝置、酒精濃度探測(cè)等方面。圖7-14有毒氣體檢測(cè)儀學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警器1.可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警器的電路圖如圖7-15所示。它采用載體催化型氣敏元件作為檢測(cè)探頭，報(bào)警靈敏度從0.2%起連續(xù)可調(diào)，當(dāng)空氣中可燃?xì)怏w的濃度達(dá)到0.2%時(shí)，報(bào)警器可發(fā)出聲光報(bào)警。因此，它特別適用于液化石油氣、煤礦瓦斯、天然氣、焦?fàn)t煤氣、重油裂解氣、氫氣和一氧化碳等各種可燃?xì)怏w的測(cè)漏及報(bào)警。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器圖7-15可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警器的電路圖學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器電路中，D為檢測(cè)元件，因外觀呈黑褐色，又稱為黑元件；C為補(bǔ)償元件，因外觀呈白色，又稱為白元件；RC為補(bǔ)償電阻。黑、白元件工作時(shí)裝在防爆氣室中，通過(guò)隔爆罩與大氣接觸。而C、D、RC、R3、R4組成檢測(cè)橋路。運(yùn)算放大器及外圍元件組成電壓比較器。半導(dǎo)體三極管VT2、VT3、VT4、VT5與發(fā)光二極管VD

5及蜂鳴器Y等組成聲光報(bào)警電路。VT1、VD3及R8組成控制開關(guān)電路。當(dāng)沒(méi)有可燃性氣體泄漏時(shí)，A點(diǎn)電位低于B點(diǎn)電位，電橋處于相對(duì)平衡狀態(tài)，比較器IC1輸出低電平，使VT1截止，打開報(bào)警電路，在VT2和VT3組成的多諧振蕩器的作用下，發(fā)光二極管VD5與蜂鳴器Y同步發(fā)出閃光和報(bào)警聲。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器智能酒駕控制器2.汽車越來(lái)越多地進(jìn)入普通大眾的生活，成為人們出行不可或缺的工具。然而，汽車技術(shù)的提高也帶來(lái)了道路交通事故的增加，其中酒駕是重要原因。為了控制酒后駕車，國(guó)家規(guī)定酒駕入刑，然而檢測(cè)仍然需要依靠交警執(zhí)行，不能從根本上杜絕酒駕。圖7-16所示為智能酒駕控制器，它的設(shè)計(jì)思路是直接從汽車入手，一旦飲酒，汽車直接“罷工”，從而使酒后駕車不能發(fā)生，保障駕駛員和其他乘客的安全。智能酒駕控制器采用超高靈敏度酒精傳感器和超低功率單片機(jī)系統(tǒng)，自動(dòng)探測(cè)酒精濃度，從而判斷駕駛員是否酒后駕車。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器圖7-16智能酒駕控制器探測(cè)控制儀對(duì)酒精傳感器探測(cè)的氣體信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，由于酒精含量與酒精傳感器檢測(cè)后產(chǎn)生的電壓信號(hào)成特定的比例關(guān)系，因而可根據(jù)電壓信號(hào)進(jìn)行酒精含量的判斷。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器其基本原理為：檢測(cè)裝置對(duì)駕駛位置的人員進(jìn)行是否飲酒過(guò)量的檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)送到單片機(jī)得到控制信號(hào)，控制信號(hào)送到執(zhí)行部件進(jìn)行切斷啟動(dòng)的操作。其工作示意圖如圖7-17所示。圖7-17智能酒駕控制器工作示意圖學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器油煙檢測(cè)3.圖7-18所示為氣體濃度與排氣扇開關(guān)的關(guān)系。自動(dòng)吸排油煙機(jī)的工作充分利用了繼電器啟動(dòng)電壓和返回電壓的不同，即當(dāng)空氣中污染氣體的濃度超過(guò)了Cs時(shí)，排氣扇工作，排出污染了的空氣。圖7-18氣體濃度與排氣扇開關(guān)的關(guān)系學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器氧氣傳感器4.作為空氣質(zhì)量中的主要指標(biāo)，氧濃度越來(lái)越受到人們的關(guān)注，氧氣濃度監(jiān)測(cè)和控制成為一項(xiàng)重要課題。氧氣傳感器可以檢測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比狀態(tài)，或者用于缺氧報(bào)警、環(huán)境氧濃度測(cè)定等。圖7-19所示為汽車用氧氣傳感器。圖7-19汽車用氧氣傳感器學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器由于在生產(chǎn)、生活、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域?qū)饷魝鞲衅鞯木?、性能、穩(wěn)定性等方面的要求越來(lái)越高，因此對(duì)氣體傳感器的研究和開發(fā)也越來(lái)越重要。隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，氣敏傳感器發(fā)展的趨勢(shì)是微型化、智能化和多功能化。深入研究和掌握有機(jī)、無(wú)機(jī)、生物和各種材料的特性及相互作用，理解各類氣敏傳感器的工作原理和作用機(jī)理，正確選用各類傳感器的敏感材料，靈活運(yùn)用微機(jī)械加工技術(shù)、敏感薄膜形成技術(shù)、微電子技術(shù)、光纖技術(shù)等，使傳感器性能最優(yōu)化是氣敏傳感器的發(fā)展方向。學(xué)習(xí)單元一氣敏傳感器思考與練習(xí)問(wèn)題1半導(dǎo)體氣敏元件的工作原理是怎樣的？從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)可分為哪三個(gè)部分？思考：?jiǎn)栴}2請(qǐng)談?wù)劅熿F傳感器的分類和選用規(guī)則。思考：學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展及生活條件的提高，濕度的檢測(cè)與控制成為生產(chǎn)和生活中必不可少的環(huán)節(jié)。例如，大規(guī)模集成電路生產(chǎn)車間中，當(dāng)其相對(duì)濕度低于30%時(shí)，容易產(chǎn)生靜電而影響生產(chǎn)；一些粉塵大的車間，當(dāng)濕度小而產(chǎn)生靜電時(shí)，容易引發(fā)爆炸；紡織廠為了減少棉紗斷頭，車間要保持相對(duì)高的濕度（60%~75%）；一些倉(cāng)庫(kù)（如存放煙草、茶葉和中藥材等）在濕度過(guò)大時(shí)易發(fā)生霉變現(xiàn)象。在農(nóng)業(yè)上，先進(jìn)的工廠式育苗、食用菌的培養(yǎng)、水果及蔬菜的保鮮等都離不開濕度的檢測(cè)與控制。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器濕度傳感器是指能將濕度轉(zhuǎn)換為與其成一定比例關(guān)系的電信號(hào)輸出的器件或裝置，通常由濕敏元件及轉(zhuǎn)換電路組成。濕度傳感器有以下幾個(gè)主要特性：（1）濕度量程。濕度量程是保證一個(gè)濕敏元件能夠正常工作所允許的相對(duì)濕度的最大范圍。濕度量程越大，其實(shí)際使用價(jià)值越大。理想的濕敏元件的使用范圍應(yīng)當(dāng)是0~100%RH的全量程。由于各種不同濕度傳感器所采用的材料及所依據(jù)的物理效應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)不同，往往只能在一定的濕度范圍內(nèi)才能正常工作。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器（2）特性曲線。濕度傳感器的特性曲線是指濕度傳感器的輸出量（感濕特征量）與被測(cè)濕度（如相對(duì)濕度）間的關(guān)系曲線，如圖7-20所示。圖7-20濕度傳感器的特性曲線學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器（3）靈敏度。靈敏度表示被測(cè)濕度做單位值變化時(shí)所引起的輸出量的變化程度。靈敏度是特性曲線的斜率。一般而言，濕度傳感器的特性往往不是直線，而是曲線，即在不同的被測(cè)濕度下，傳感器的靈敏度是不同的，因此常須用一組規(guī)定被測(cè)濕度下的靈敏度來(lái)描述。（4）感濕溫度系數(shù)。濕度傳感器的特性往往隨環(huán)境溫度而變化。當(dāng)環(huán)境濕度恒定時(shí)，溫度每變化1℃，引起濕度傳感器感濕特征量的變化量為感濕溫度系數(shù)，其單位是%RH/℃。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器對(duì)濕度傳感器一般有如下要求：（1）使用壽命長(zhǎng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。（2）靈敏度高，感濕特性線性度好。（3）使用范圍寬，感濕溫度系數(shù)小。（4）響應(yīng)快，響應(yīng)時(shí)間短。（5）一致性和互換性好，易于批量生產(chǎn)，成本低廉。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器濕度的概念二、濕度是表示大氣中水蒸氣含量的物理量，在一定的溫度下，一定體積的空氣里含有的水蒸氣越少，則空氣越干燥；水蒸氣越多，則空氣越潮濕。圖7-21所示為濕度計(jì)。圖7-21濕度計(jì)學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器它有兩種常用的表示方法：絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度。圖7-22所示為一臺(tái)濕度計(jì)正在計(jì)量相對(duì)濕度。圖7-22一臺(tái)濕度計(jì)正在計(jì)量相對(duì)濕度學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器絕對(duì)濕度1.絕對(duì)濕度（absolutehumidity）是在一定的溫度及壓力下，每單位體積的混合氣體中所含水蒸氣的質(zhì)量，一般用符號(hào)AH表示，其定義為

式中，m為待測(cè)空氣中水蒸氣的含量；V為待測(cè)空氣的總體積。AH的單位為g/m3或mg/m3。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器相對(duì)濕度2.在實(shí)際生活中，許多與濕度有關(guān)的現(xiàn)象，如水分蒸發(fā)的快慢、“桑拿天”人體感覺(jué)不適、植物的枯萎等，并不直接與空氣的水蒸氣氣壓有關(guān)，而是與空氣中的水蒸氣分壓與同溫度下水的飽和蒸汽壓之間的差值有關(guān)。如果這一差值過(guò)小，人們就感到空氣過(guò)于潮濕；如果差值過(guò)大，就會(huì)使人們感到空氣干燥。因此，有必要引入一個(gè)與空氣的水蒸氣分壓和在同溫度下的水的飽和蒸汽壓有關(guān)的物理量——相對(duì)濕度。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器相對(duì)濕度（relativehumidity）是指被測(cè)氣體中的水蒸氣分壓和該氣體在相同溫度下水的飽和蒸汽壓的百分比。相對(duì)濕度表示大氣的潮濕程度，因此，它是一個(gè)無(wú)量綱的值，一般用符號(hào)%RH表示，其表達(dá)式為式中，PV為溫度T時(shí)的水蒸氣分壓；PW為待測(cè)空氣在同溫度T下的水的飽和蒸汽壓。相對(duì)濕度的使用更加廣泛，常用于氣象預(yù)測(cè)中，它能反映降雨、有霧的可能性。在炎熱的天氣下，高的相對(duì)濕度會(huì)讓人類（和其他動(dòng)物）感到更熱，因?yàn)槠浞恋K了汗水的揮發(fā)。人體在室內(nèi)感覺(jué)舒適的最佳相對(duì)濕度是40%～50%，相對(duì)濕度過(guò)小或過(guò)大，人體都會(huì)感到不適。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器常見(jiàn)的濕度傳感器二、濕度傳感器種類繁多，有多種分類方式。（1）濕度傳感器按元件輸出的電學(xué)量可分為電阻式、電容式、頻率式等。（2）濕度傳感器按其探測(cè)功能可分為相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度、結(jié)露和多功能式等。（3）濕度傳感器按材料可分為陶瓷式、有機(jī)高分子式、半導(dǎo)體式、電解質(zhì)式等。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器另外，根據(jù)與水分子親和力是否有關(guān)，可以將濕度傳感器分為水分子親和力型濕度傳感器和非水分子親和力型濕度傳感器。水分子易于吸附在固體表面并滲透到固體內(nèi)部的這種特性稱為水分子親和力。水分子附著或浸入濕敏功能材料后，不僅有物理吸附，而且有化學(xué)吸附，其結(jié)果是使功能材料的電性能產(chǎn)生變化，如使LiCl、ZnO材料的阻抗發(fā)生變化。因此，這些材料就可以制成濕敏元件，另外，利用某些材料與水分子接觸的物理效應(yīng)也可以測(cè)量濕度。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器在現(xiàn)代工業(yè)中使用的濕度傳感器大多是水分子親和力型濕度傳感器，它們將濕度的變化轉(zhuǎn)化為阻抗或電容的變化后輸出。但是，水分子親和力型濕度傳感器的缺點(diǎn)是響應(yīng)速度慢，而且可靠性較差，不能很好地滿足使用的需要，這種現(xiàn)狀迫使人們開始研究與水分子親和力無(wú)關(guān)的濕敏元件。例如，利用水蒸氣能吸收特定波長(zhǎng)紅外線的吸收式濕度傳感器；利用微波在含水蒸氣的空氣中傳播時(shí)，水蒸氣吸收微波使其產(chǎn)生一定損耗制成的微波濕度傳感器；等等。開發(fā)非水分子親和力型傳感器是濕度傳感器的重要研究方向，因?yàn)樗芸朔肿佑H和力型濕度傳感器的缺點(diǎn)。下面介紹幾種常見(jiàn)的濕度傳感器。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器氯化鋰濕度傳感器1.氯化鋰（LiCl）濕敏電阻是利用吸濕性鹽類潮解后離子導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成的濕敏元件。在條狀絕緣基片的兩面，分別用化學(xué)沉積或真空蒸發(fā)的方法做上電極，再浸漬一定配方的氯化鋰聚乙烯醇混合溶液，經(jīng)一定時(shí)間的老化處理，即可制成濕敏電阻器，如圖7-23所示。圖7-23氯化鋰濕敏電阻學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器氯化鋰是典型的離子晶體。高濃度的氯化鋰溶液中，氯和鋰仍以正、負(fù)離子的形式存在，而Li+對(duì)水分子的吸引力強(qiáng)，離子水合程度高，其溶液中的離子導(dǎo)電能力與濃度成正比。當(dāng)溶液置于一定濕度的環(huán)境中時(shí)，若環(huán)境的相對(duì)濕度高，溶液將因吸收水分而濃度降低，電阻率增高；相反，環(huán)境的相對(duì)濕度低，則溶液的濃度升高，其電阻率下降。因此，氯化鋰濕敏電阻的阻值將隨環(huán)境濕度的改變而變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度的電測(cè)量。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器氯化鋰濃度不同的濕度傳感器，適用于不同的相對(duì)濕度范圍。濃度低的氯化鋰濕度傳感器對(duì)高濕度敏感，濃度高的氯化鋰濕度傳感器對(duì)低濕度敏感。一般單片濕度傳感器的敏感范圍僅在30%RH左右，為了擴(kuò)大濕度測(cè)量的線性范圍，可以將多個(gè)氯化鋰含量不同的濕度傳感器組合使用，如將(10%～20%)RH、(20%～40%)RH、(40%～70%)RH、(70%～90%)RH、(90%～99%)RH的五種元件配合使用，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)濕度范圍的濕度測(cè)量。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器氯化鋰濕敏元件的優(yōu)點(diǎn)是滯后小，不受測(cè)試環(huán)境風(fēng)速的影響，檢測(cè)精度一般可達(dá)到±5%。但是單片氯化鋰濕度傳感器測(cè)濕范圍窄，而多片組合體積大，成本高，不抗污染，怕結(jié)露，耐熱性差，難于在高濕和低濕的環(huán)境中使用，工作溫度不高，壽命短，響應(yīng)時(shí)間較慢，必須使用交流電源，以避免出現(xiàn)極化。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器氯化鋰濕度傳感器具有穩(wěn)定性、耐溫性和使用壽命長(zhǎng)等多項(xiàng)重要的優(yōu)點(diǎn)。氯化鋰濕敏元件屬于電解質(zhì)感濕性材料，是利用電解質(zhì)溶解于水中降低水面上的水蒸氣壓的原理而實(shí)現(xiàn)感濕的。氯化鋰濕度傳感器特有的長(zhǎng)期穩(wěn)定性是其他感濕材料不可替代的，也是濕度傳感器最重要的性能。感濕混合液的配制和工藝上的嚴(yán)格控制是保持和發(fā)揮這一特性的關(guān)鍵。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器半導(dǎo)體陶瓷濕度傳感器2.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，要求在高溫下測(cè)量濕度的場(chǎng)合越來(lái)越多，如水泥、金屬冶煉、食品加工等涉及工藝條件和質(zhì)量控制的許多工業(yè)過(guò)程的濕度測(cè)量與控制。自20世紀(jì)60年代起，許多國(guó)家開始競(jìng)相研制適用于高溫條件下測(cè)量的濕度傳感器?？紤]到傳感器的使用條件，人們很自然地把探索方向著眼于既具有吸水性又能耐高溫的某些無(wú)機(jī)物上。實(shí)踐已經(jīng)證明，陶瓷元件不僅具有濕敏特性，而且可以作為感溫元件和氣敏元件，這些特性使它極有可能成為一種有發(fā)展前途的多功能傳感器。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻是一種電阻型傳感器，根據(jù)微粒堆集體或多孔狀陶瓷體的感濕材料吸附水分可使電導(dǎo)率改變這一原理檢測(cè)濕度。由于它具有使用壽命長(zhǎng)、可在惡劣條件下工作、響應(yīng)時(shí)間短、測(cè)量精度高、測(cè)溫范圍寬（常溫濕度傳感器的工作溫度在150℃以下，高溫濕度傳感器的工作溫度可達(dá)800℃）、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用較為廣泛的濕度傳感器。半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻按其結(jié)構(gòu)可以分為燒結(jié)型、涂覆膜型和薄膜型三類。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器（1）燒結(jié)型半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻。燒結(jié)型半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻的結(jié)構(gòu)如圖7-24所示。圖7-24燒結(jié)型半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻的結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器其感濕體為MgCr2O4-TiO2多孔陶瓷，氣孔率達(dá)30%~40%。MgCr2O4屬于P型半導(dǎo)體，其特點(diǎn)是感濕靈敏度適中、電阻率低、阻值溫度特性好。為改善燒結(jié)特性和提高元件的機(jī)械強(qiáng)度及抗熱驟變特性，在原料中添加了TiO2，這樣在1300℃的空氣中可燒結(jié)成相當(dāng)理想的陶瓷體。材料燒結(jié)成型后，切割成所需薄片，在薄片的兩面印刷并燒結(jié)叉指型氧化釕電極，就制成感濕體。由于500℃左右的高溫短期加熱可去除油、有機(jī)物和塵埃等污染，因此在這種濕敏元件的感濕體外往往罩上一層加熱絲，以便對(duì)器件經(jīng)常進(jìn)行加熱清洗，排除惡劣環(huán)境對(duì)器件的污染。器件安裝在一種高致密、疏水性的陶瓷片底板上。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器（2）涂覆膜型半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻。此類濕敏元件是把感濕粉料（金屬氧化物）調(diào)漿，涂覆在已制好的梳狀電極或平行電極的滑石瓷、氧化鋁或玻璃等基板上，經(jīng)低溫烘干后制成的。Fe3O4、V2O5及Al2O3等濕敏元件均屬此類，涂覆膜型半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件有多種，其中比較典型且性能較好的是Fe3O4濕敏元件。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器（3）薄膜型半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻。由于多孔的Al2O3薄膜易于吸收空氣中的水蒸氣，從而改變其自身的介電常數(shù)，利用Al2O3做電介質(zhì)構(gòu)成的電容器的電容值就會(huì)隨著空氣中的水蒸氣分壓變化而變化，從而可以測(cè)量出空氣的相對(duì)濕度。目前，以鋁為基礎(chǔ)的濕敏元件在有腐蝕劑和氧化劑的環(huán)境中使用時(shí)，都不能保證長(zhǎng)期穩(wěn)定性；但以鉭作為基片，利用陽(yáng)極氧化法形成的氧化鉭多孔薄膜是一種介電常數(shù)高、電特性和化學(xué)特性較穩(wěn)定的薄膜，以此薄膜制成電容式濕敏元件可以大大提高元件的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器高分子濕度傳感器3.隨著高分子化學(xué)和有機(jī)合成技術(shù)的發(fā)展，用高分子材料制作化學(xué)感濕膜的濕敏元件的方法日益得到發(fā)展和應(yīng)用，并已成為目前濕敏元件中的一個(gè)重要分支。有機(jī)纖維素具有吸濕溶脹、脫濕收縮特性，利用此特性，將導(dǎo)電的微粒或離子摻入作為導(dǎo)電材料，就可將其體積隨濕度的變化轉(zhuǎn)換為感濕材料電阻的變化，從而完成對(duì)環(huán)境濕度的測(cè)量。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器圖7-25所示為高分子聚合物濕度傳感器的結(jié)構(gòu)圖圖7-25高分子聚合物濕度傳感器的結(jié)構(gòu)圖學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器圖7-26所示為高分子濕度傳感器實(shí)物。圖7-26高分子濕度傳感器學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器高分子聚合物薄膜濕敏元件是一類比較理想的濕敏元件。感濕材料的高分子聚合物能隨周圍環(huán)境的相對(duì)濕度大小成比例地吸附和釋放水分子。將此類特性的高分子電介質(zhì)做成電容器，測(cè)定其電容量的變化，即可得出環(huán)境相對(duì)濕度。在設(shè)計(jì)和制作工藝中很難做到感濕特性全濕程線性。作為電容器，高分子介質(zhì)膜的厚度d和平板電容的有效面積S也與溫度有關(guān)。溫度變化所引起的介質(zhì)幾何尺寸的變化將影響電容值。濕敏電容的溫度特性受多種因素支配，在不同的濕度范圍溫漂不同；在不同的溫區(qū)有不同的溫度系數(shù)；不同的感濕材料溫度特性不同。高分子濕度傳感器的溫度系數(shù)并非常數(shù)，而是個(gè)變量。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器濕度傳感器的應(yīng)用實(shí)例三、隨著全球一體化進(jìn)程的加快，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品面臨巨大挑戰(zhàn)，各行業(yè)特別是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都迫切需要進(jìn)行改造和提升。濕度是影響紡織品質(zhì)量的一個(gè)重要原因；在制藥行業(yè)和食品行業(yè)里，開始更多地使用濕度傳感器；在農(nóng)業(yè)方面，各地建立了越來(lái)越多的新型溫室大棚，種植蔬菜和花卉等；養(yǎng)殖業(yè)對(duì)環(huán)境的測(cè)控也日感迫切，對(duì)于空氣的測(cè)量技術(shù)的需求也越來(lái)越大。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器圖7-27幾種常用濕度傳感器學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器（1）微波爐。在微波爐中，陶瓷濕度傳感器用于監(jiān)測(cè)食品烹制成熟程度，圖7-28所示為微波爐中的濕度傳感器。圖7-28濕度傳感器用于微波爐學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器食品原料或多或少地含有水分，加熱時(shí)它們將蒸發(fā)成水蒸氣，因此通過(guò)測(cè)定爐中的濕度可以監(jiān)控食品的加工過(guò)程。微波爐中的濕度變化范圍很大，從百分之幾的相對(duì)濕度一直到百分之百。同時(shí)，溫度上升很快，幾分鐘內(nèi)便達(dá)到100℃左右。此外，除了水蒸氣，還有大量不同的有機(jī)揮發(fā)物從食品原料中發(fā)散到微波爐中。由于空氣中的雜質(zhì)、油蒸氣、顆粒物等會(huì)黏附在陶瓷傳感器上，使它的靈敏度下降。因此，為了使它能保持原有的性能，通常選用再生型（如通過(guò)熱處理）陶瓷傳感器。在食品加工開始前和結(jié)束后，對(duì)傳感器進(jìn)行熱清潔處理，把傳感器表面上的污物清除掉。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器微波爐開關(guān)接通后，就會(huì)有一個(gè)信號(hào)執(zhí)行熱清潔處理，傳感器性能得以復(fù)原。微波爐的烹調(diào)過(guò)程可以分為兩個(gè)階段。第一個(gè)階段(初始加熱過(guò)程)，磁控管啟動(dòng)后食品開始加熱，相對(duì)濕度開始增大，然后開始減小并達(dá)到某個(gè)最低值。進(jìn)入第二階段時(shí)，繼續(xù)加熱又產(chǎn)生更多的水蒸氣，相對(duì)濕度重新增大，一直到食品最終加工完成。第二階段包括的時(shí)間是從相對(duì)濕度的最低谷開始，一直到烹調(diào)的完成。顯然，這個(gè)時(shí)間的長(zhǎng)短與食品原料有關(guān)，因此它的設(shè)定應(yīng)與初始加熱時(shí)間成比例，并按不同食品原料性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器（2）自動(dòng)氣象站濕度測(cè)報(bào)。濕度傳感器被廣泛用于自動(dòng)氣象站的遙測(cè)裝置上，耗電量很小的濕度傳感器可以由蓄電池供電長(zhǎng)期自動(dòng)工作，幾乎不需要維護(hù)。圖7-29所示為CAWS620型便攜式自動(dòng)氣象站，其中安裝了濕度傳感器。圖7-29CAWS620型便攜式自動(dòng)氣象站學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器用于無(wú)線電遙測(cè)自動(dòng)氣象站的濕度測(cè)報(bào)原理框圖如圖7-30所示。氯化鋰濕度傳感器將被測(cè)濕度轉(zhuǎn)換為電阻值，Rf轉(zhuǎn)換電路將此電阻值R轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率f，再經(jīng)自校準(zhǔn)器控制使頻率f與相對(duì)濕度一一對(duì)應(yīng)，最后經(jīng)門電路記錄在自動(dòng)記錄儀上。如果需要遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，那么還需要將得到的數(shù)字量編碼調(diào)制到無(wú)線電載波上發(fā)射出去。圖7-30無(wú)線電遙測(cè)自動(dòng)氣象站的濕度測(cè)報(bào)原理框圖學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器（3）半導(dǎo)體生產(chǎn)凈化車間。圖7-31所示為半導(dǎo)體生產(chǎn)凈化車間，濕度傳感器多用于此主要有幾個(gè)方面的原因。一是保證半導(dǎo)體表面的清潔度，以免水蒸氣等的污染；二是滿足工藝要求，要保證半導(dǎo)體表面干燥，以免涂膠時(shí)產(chǎn)生膠膜脫落等；三是在生產(chǎn)過(guò)程中必須對(duì)靜電事故給予特別的關(guān)注，靜電電荷的數(shù)量與濕度有直接關(guān)系。圖7-31半導(dǎo)體生產(chǎn)凈化車間學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器（4）汽車后窗玻璃自動(dòng)去濕裝置。圖7-32所示為一種用于汽車駕駛室擋風(fēng)玻璃的自動(dòng)去濕電路。其目的是防止駕駛室的擋風(fēng)玻璃結(jié)露或結(jié)霜，保證駕駛員視線清楚，避免事故發(fā)生。該電路也可用于其他需要去濕的場(chǎng)合。圖7-32汽車后窗玻璃自動(dòng)去濕電路學(xué)習(xí)單元二濕度傳感器圖中，RL為嵌入玻璃的加熱電阻，RH為設(shè)置在后窗玻璃上的濕度傳感器。由三極管VT1和V