电子功能材料及元器件：5-1湿度敏感器件概述

1、第五章 湿度敏感器件5-1 概述主要内容一、湿度测量的意义二、湿度的表征三、湿度测量的方法一、湿度测量的意义1、人类生活2、植物生长 由于大棚内土壤的蒸发和蔬菜的蒸腾作用，使棚内的湿度明显地高于露地。就蔬菜的生长发育而言，适宜的相对空气湿度白天为35%左右，夜间为83%左右。 冬天温度为18至25，湿度为30%至80%；夏天温度 为23至28，湿度为30%至60%。在此范围内感到舒适的人占95%以上。在装有空调的室内，室温为19至24，湿度为40%至50%时，人会感到最舒适。如果考虑到温、湿度对人思维活动的影响，最适宜的湿温度时工作效率高。18，湿度应是40%至60%，此时，人的精神状态好，思

2、维最敏捷。一、湿度测量的意义三、物质储存 在常温下，粮食的水分在13-14以下时，粮食和微生物的呼吸作用都很弱，粮食中的水分增加，微生物的呼吸强度也随之迅速增强，使粮食发热升温。因此，为了保证粮食的质量，同时也为了防止粮食自燃起火，有必要对粮食内部的温度、湿度实行分层分点检测，一旦发现有升温、过湿现象，就必须立即采取通风散热或翻堆、翻仓等措施。 领域部门温度() 温度(%RH)领域部门温度() 温度(%RH)纺织 纺纱厂 2360计算机房20304070织布厂 1885通 讯 电缆充气-1030 020 医药 制药厂 10 30 5060 食 品啤酒发酵485070手术室2326 5060 农

3、业良种培育15404075轻工印刷厂2327 4951人工大棚540 40100 卷烟厂21245565 仓储 水果冷冻-358090 火柴厂182250地下菜窖-3 -17080电子半导体223045文物保管文物保管16185055 在不同领域的使用范围(%RH/) 一、湿度测量的意义二、湿度的表征 空气中含有水蒸气的量称为湿度，含有水蒸气的空气是一种混合气体。主要有质量百分比和体积百分比、相对湿度和绝对湿度、露点（霜点）等表示法。 1、质量百分比和体积百分比 质量为M的混合气体中，若含水蒸气的质量为m，则质量百分比为：这两种方法统称为水蒸气百分含量法。在体积为V的混合气体中，若含水蒸气的体

4、积为v，则体积百分比为：mM100vV100二、湿度的表征 2、相对湿度和绝对湿度绝对湿度表示单位体积内，空气里所含水蒸气的质量，其定义为 m/v相对湿度：在一定的温度条件下，混合气体中存在的水蒸气分压(pv)。而饱和蒸气压是指在同一温度下，混合气体中所含水蒸气压的最大值(ps)。温度越高，饱和水蒸气压越大。在某一温度下，其水蒸气压同饱和蒸气压的百分比，称为相对湿度 RH=p/ps * 100%二、湿度的表征二、湿度的表征 3、露（霜）点 水的饱和蒸气压随温度的降低而逐渐下降。在同样的空气水蒸气压下，温度越低，则空气的水蒸气压与同温度下水的饱和蒸气压差值越小。当空气温度下降到某一温度时，空气中

5、的水蒸气压与同温度下水的饱和水蒸气压相等。此时，空气中的水蒸气将向液相转化而凝结成露珠，相对湿度为100RH。该温度，称为空气的露点温度，简称露点。如果这一温度低于0时，水蒸气将结霜，又称为霜点温度。两者统称为露点。空气中水蒸气压越小，露点越低，因而可用露点表示空气中的湿度。三、湿度测量的方法1、毛发湿度计 人的头发有一种特性，它吸收空气中水汽的多少是随相对湿度的增大而增加的，而毛发的长短又和它所含有的水分多少有关。利用这一变化即可制造毛发湿度计。用酒精等物将毛发洗净除油脂，以毛发十根为一束装置在容器中，利用杠杆原理，扩大它的伸缩藉指针直接在刻度板上指出湿度。另有一种是将头发的一端固定，而另一

6、端挂一小砝码，为能够看清楚头发长短的变化起见，而将头发绕过一个滑轮，同时在滑轮上安一长指针。由于砝码本身的重量作用，而使头发紧紧地压在滑轮上。当头发伸长时，滑轮就作顺时针方向转动，并带动指针沿弧形向下偏转，而当头发缩短时，指针则向上转动。设空气完全干燥时，指针所指的位置为0。空气中水蒸汽达到饱和状态时，指针所指的地方算作100，再用干湿球湿度计和它相核对，刻出度数，这样就可直接测出空气的相对湿度了。毛发湿度计的优点是构造简单，使用方便，唯一的缺点是不够准确。三、湿度测量的方法2、干湿球湿度计 又叫干湿计。利用水蒸发要吸热降温，而蒸发的快慢（即降温的多少）是和当时空气的相对湿度有关这一原理制成的

7、。其构造是用两支温度计，其一在球部用白纱布包好，将纱布另一端浸在水槽里，即由毛细作用使纱布经常保持潮湿，此即湿球。另一未用纱布包而露置于空气中的温度计，谓之干球（干球即表示气温的温度）。如果空气中水蒸汽量没饱和，湿球的表面便不断地蒸发水汽，并吸取汽化热，因此湿球所表示的温度都比干球所示要低。空气越干燥（即湿度越低），蒸发越快，不断地吸取汽化热，使湿球所示的温度降低，而与干球间的差增大。相反，当空气中的水蒸汽量呈饱和状态时，水便不再蒸发，也不吸取汽化热，湿球和干球所示的温度，即会相等。使用时，应将干湿计放置距地面1.21.5米的高处。读出干、湿两球所指示的温度差，由该湿度计所附的对照表就可查出当

8、时空气的相对湿度。因为湿球所包之纱布水分蒸发的快慢，不仅和当时空气的相对湿度有关，还和空气的流通速度有关。所以干湿球温度计所附的对照表只适用于指定的风速，不能任意应用。【例如：】设干泡温度是22，湿泡温度是16可先在表中所示干球温度一列找到22；再在该行的湿度温度表中找到16的近似值；该近似值竖列对应的表头数值54，就是相对湿度是：54%。三、湿度测量的方法3、湿度敏感元件： 湿度传感器是由湿敏元件及转换电路组成。它是把环境湿度转变为电信号的装置。 按输出物理量可分为电阻式、电容式及频率式等； 按功能划分：相对湿度、绝对湿度、结露和多功能四种； 按所用的感湿材料可分为：陶瓷式、有机高分子式、半导体式和固体电解质式。1.湿敏电阻 湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化物湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。湿敏电阻的优点是灵敏度高，主要缺点是线性度和产品的互换性差。2. 湿敏电容湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于