湿度传感器原理与应用

湿度传感器原理与应用第一页，共三十七页，编辑于2023年，星期三应用:半导体净化车间第二页，共三十七页，编辑于2023年，星期三应用:温室第三页，共三十七页，编辑于2023年，星期三应用:气象玉山第四页，共三十七页，编辑于2023年，星期三应用:文物保护:敦煌第五页，共三十七页，编辑于2023年，星期三应用:健康玉山第六页，共三十七页，编辑于2023年，星期三温度℃水饱和蒸汽压(pa)-20103-1025606111012272023383042454073816019934100101325106105104103102101-20020406080100温度/℃水饱和蒸汽压(pa)8.2.1湿度定义：饱和蒸汽压第七页，共三十七页，编辑于2023年，星期三8.2.1湿度定义：绝对湿度绝对湿度（Absolute

humidity）

单位体积（1m3）的气体中含有水蒸气的质量（g）。

单位∶AH=g/m3

绝对湿度也可以用温度与水蒸气分压表示

第八页，共三十七页，编辑于2023年，星期三8.2.1湿度定义:相对湿度（Relative

humidity）气体中的绝对湿度Pv与该温度气体饱和状态的绝对湿度Ps之比

表示∶RH=Pv/Ps×100%

根据气体定律,水蒸气的质量正比于水蒸气分压所以，

气体中的水蒸气分压（e）与该温度气体饱和水蒸气压（ｅs）的比，用百分比表示。

表示∶RH=e/es×100%

相对湿度最常用。第九页，共三十七页，编辑于2023年，星期三8.2.1湿度定义:换算已知温度，RH和AH可以互相换算例如：20℃,RH=60%.求AH20℃的饱和蒸汽压为2338pa,水蒸气分压为2338*60%=1400pa相当于大气压：1400/101325=0.0138（20℃）相当于大气压：0.0138*273/（273+20）＝0.0108（0℃）1m3的水蒸气摩尔数：0.0108*1/0.0224*=0.481m3的水蒸气质量：0.48*18＝8.64（g)答案：AH=8.64g/m3依据PV=RT第十页，共三十七页，编辑于2023年，星期三8.2.1湿度定义：换算例如：30℃,水蒸汽分压为2000pa,求RH,AH(1)RH=2000/4245=47%很舒适(2)AH0℃分压:2000*273/（273+30）＝1800Pa大气压:1800/105＝0.0181m3的的水蒸气质量：0.75*18＝13.5（g)答案：AH=13.5g/m31m3的摩尔数：0.018/0.024＝0.75mol第十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期三8.2.1湿度定义结露106105104103102101-20020406080100温度/℃水饱和蒸汽压(pa)如果绝对湿度不变:则温度增加RH减小

温度降低RH增加

右图的例子:30℃,RH=50%到10℃左右结露,若升高到60℃,RH降到10%第十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期三8.2.1湿度定义露点例如：30℃,水蒸汽分压为2000,求露点由图求出,露点约为20℃水蒸汽压:0.3*4245=1330例如：30℃,RH=30%,求露点由图求出,露点约为10℃将温度为T1的气体冷却,开始结露的温度T2显然,温度T1时的水蒸汽压=温度T2的饱和水蒸汽压第十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期三主要参数1．湿度量程2．相对湿度特性曲线3．灵敏度4．温度系数

响应时间

湿滞迴线7.电压特性8.频率特性其他：精度，温度范围，稳定性，寿命第十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期三湿度量程湿度测量的全量程为0％～100％RH。但对一种具体的传感器一般是无法覆盖全量程的，所以湿度传感器的标称量称越大，使用的价值就越大。木材干燥0-40%空调30-70%气象0-100%第十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期三相对湿度特性曲线020406080100RH/%感湿特征量正特性负特性第十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期三灵敏度S020406080100RH/%感湿特征量Y斜率第十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期三温度系数C020406080100RH/%感湿特征量YT2T1

Y2Y1特征量温度系数感湿温度系数H2H1第十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期三响应时间τRH/%Y10.63τ阶跃湿度变化输出特征量0－63％的时间第十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期三湿滞迴线020406080100RH/%感湿特征量YY2Y1湿滞量YFS第二十页，共三十七页，编辑于2023年，星期三电压，频率特性AC的理由：（1）电容驱动（2）电阻型的电解防止最大电压幅度限制（防止发热）最大频率限制

第二十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期三8.2.3湿度传感器器件现代：传感器电阻型传感器电容型传感器古典：称重

毛发

干湿球

露点电磁波吸收第二十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期三毛发湿度计优点-使用简单，测量工程装置安装成本低

-本低应用缺点-维修费用高

-要频繁地对毛发进行长度还原

-湿度测量范围小（15%至85%RH)

-高误差

-测量慢-非电量输出第二十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期三干湿球湿度计干球温度气温湿球温度RH有关第二十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期三露点湿度计半导体制冷温度测量镜面观测读数显示美国EdgeTech公司1500型第二十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期三电容型湿度传感器结构采用电容型高分子介质材料制成的温度传感器

电容器介质材料:高分子薄膜,醋酸纤维素等吸附水分后,介电系数就增大，电容量增大特点:灵敏度高,线性好第二十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期三电容型湿度传感器结构第二十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期三湿度传感器电容型湿度传感器产品名称:湿度传感器（电容型）

产品型号:VHM10

产品厂商:深圳市矢量科技有限公司

简单介绍

V-HM10V系列湿度模块电压（0.8~3.9VDC）输出线性无需避光，无需防静电，高湿后恢复时间短。第二十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期三湿度传感器电容型参数主要参数（Ta=25°C，Vs=5VDC）

湿度测量范围5~99%RH

精度(40to60%RH)±3%RH

温度系数(10~50°C)0.2%RH/°C

供电电压5VDC

消耗电流1.1mA(5VDC)

输出（0--100%RH线性对应0.8V--3.9V）

工作温度范围-10~60°C

储存温度范围-30~70°C

长期稳定性<1%RH/年

恢复时间（在>90%RH环境中存放150小时后）10s

响应时间(33to76%RH,慢流动的空气中)30s第二十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期三湿度传感器电阻型产品名称:湿度传感器（电阻型）

产品型号:CHR-01

产品厂商:广州西博臣科技有限公司

简单介绍

采用功能高分子膜涂敷在带有导电电极陶瓷衬底上,形成阻抗随相对湿度变化成对数变化的敏感部件,导电机理为水分子的存在影响高分子膜内部导电离子的迁移率第三十页，共三十七页，编辑于2023年，星期三湿度传感器电阻型参数特性参数

工作温度范围0℃～＋85℃检测范围20～95%RH检测精度

±5%RH工作电压AC1V（50～2KHz）特征阻抗范围30(21～45)KΩ(60%RH,25℃)响应时间

<

12s

(20%～90%)湿度漂移（/年)±2%RH湿滞≤1.5%RH第三十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期三陶瓷型湿度传感器材料：金属氧化物特性：具有感湿特性电阻率随湿度下降RH/%R/Ω108107106105104103020406080100Fe3O4的例子第三十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期三陶瓷型湿度传感器结构:薄膜型基片梳状电极引线感湿膜第三十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期三陶瓷型湿度传感器结构:体型基片梳状电极引线感湿膜第三十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期三MOSFET湿敏器件感湿膜DSGnnP水汽H+扩散到删电极附近影响阈值电压改变源漏电流第