《传感器技术及其应用》第04单元 湿度传感器的应用-湿度传感实验

第4单元

湿度传感器的应用--湿度传感实验任务二实验原理任务一实验目的任务三实验步骤单元任务预览一、实验目的了解湿度传感器的检测原理了解湿度传感器的检测电路及方法了解湿度传感模块的原理并掌握其测量方法任务二实验原理任务一实验目的任务三实验步骤原理说明1.湿敏传感器湿敏传感器，是能够感受外界湿度变化，并通过器件材料的物理或化学性质变化，将湿度转化成有用信号的器件。湿度检测较之其他物理量的检测显得困难，这首先是因为空气中水蒸气含量要比空气少得多；另外，液态水会使一些高分子材料和电解质材料溶解，一部分水分子电离后与溶入水中的空气中的杂质结合成酸或碱，使湿敏材料不同程度地受到腐蚀和老化，从而丧失其原有的性质；再者，湿信息的传递必须靠水对湿敏器件直接接触来完成，因此湿敏器件只能直接暴露于待测环境中，不能密封。通常，对湿敏器件有下列要求：在各种气体环境下稳定性好、响应时间短、寿命长、有互换性、耐污染和受温度影响小等。微型化、集成化及廉价是湿敏器件的发展方向。（1）绝对湿度与相对湿度关系式为：式中m一一水汽的摩尔质量；R一一摩尔气体普适常数；T一一绝对温度。（2）露点（3）湿敏传感器分类湿敏传感器:1）电解质湿敏元件

2）半导体陶瓷湿敏传感器3）高分子材料湿敏元件（4）湿敏传感器的选型1）精度和长期稳定性2）湿敏传感器的温度系数3）湿敏传感器的供电4）互换性5）湿度校正（5）下面介绍一些至今发展比较成熟的几类湿敏传感器。1）氯化锂湿敏传感器氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解，离子导电率发生变化而制成的测湿元件。典型的氯化锂湿度传感器有登莫(Dunmore)式和浸渍式两种。登莫式传感器的结构：氯化锂湿敏电阻结构：2）半导体陶瓷湿敏传感器（a）半导瓷湿敏材料的导电机理（b）典型半导瓷湿敏电阻a）烧结型湿敏电阻烧结型湿敏电阻的结构：b）涂覆膜型Fe3O4湿敏器件Fe3O4湿敏元件的结构：（c）湿敏电容高分子聚合膜电容式湿敏元件的结构：高分子聚合膜电容式湿敏传感器的响应特性：薄片状电容式湿敏元件的结构：薄片状电容式湿敏元件响应特性：HS1101湿度传感器：HS1101湿敏电容的湿度-电容相应曲线：2.湿敏传感器测量电路（1）电源选择（2）温度补偿温度关系属于NTC型：H：相对湿度；T：绝对温度；R0：在T=0℃相对湿度H=0时的阻值；A：湿度常数；B：温度常数。（3）线性化（4）电阻式湿度传感器的测试电路有两类：1）电桥电路2）欧姆定律电路电桥测试电路、欧姆定律测试电路：（5）电容式湿度传感器的测试电路线性电压输出式湿度测量电路图：线性频率输出式相对湿度测量电路：3.NEWLab湿度传感器模块认识（1）湿度传感器模块电路板认识①湿度传感器HS1101；②振荡电路模块；③频率信号接口J4；④接地GND接口J2。湿度传感器模块电路图：放电时间Tlow=C3×R2×ln2；脉冲周期T=Thigh+Tlow=C3×(2×R2+R1)×ln2；脉冲频率F=1/T=1/（C3×(2×R2+R1)×ln2）；脉冲占空比Thigh/T=(R2+R1)/(2×R2+R1)；注：C3:传感器等效电容；ln2:2的自然对数，约为0.693。湿度和电压频率的关系：（2）湿度传感模块场景模拟界面认识湿度传感模块场景模拟界面：主要包括4个部分，模拟场景、振荡电路、湿度特性曲线、输出波形任务二实验原理任务一实验目的任务三实验步骤实验步骤

1.启动湿度传感模块（1）将NEWLab实验硬件平台通电并与电脑连接。（2）将湿度传感模块放置在NEWLab实验平台一个实验模块插槽上。（3）将模式选择调整到自动模式，按下电源开关，启动实验平台，使湿度传感模块开始工作。（4）启动NEWLab实验上位机软件平台，选择湿度传感。（5）选择硬件连接说明，上位机软件平台检测硬件通过。（6）选择场景模拟实验，上位机软件测试硬件平台的声音传感模块正常工作