传感器及检测技术（第四版）课件 8.湿度传感器

……………湿度传感器传感器技术与应用武汉职业技术学院

熊晓倩课程内容CONTENTS湿度的定义及其表示方法02湿度传感器的主要特性03湿敏电阻04湿敏电阻的主要应用05概述01一、概述湿度传感器的定义

随着现代工农业技术的发展及生活环境的提高,湿度的检测与控制成为生产和生活中必不可少的手段。举例说明例如：

大规划集成电路生产车间，当其相对湿度低于50%时，容易产生静电而影响生产；一些粉尘大的车间，当湿度小而产生静电时，容易发生爆炸；一些仓库在湿度过大时，易发生变质或霉变现象；湿度是通过湿度传感器来测量的。二、湿度的定义及其表示方法湿度的定义

湿度是指物质中所含水蒸气的量，或空气的干燥、潮湿程度。常用绝对湿度、相对湿度和露点（或露点温度）来表示。绝对湿度

绝对湿度是指在一定温度及压力条件下，单位体积待测气体中

含水蒸气的质量，即水蒸气的密度。其数学表达式为：

式中，Mv为待测气体中的水蒸气的质量，V为待测气体的总体积，Ha为待测气体的绝对湿度，单位为g/m5。

二、湿度的定义及其表示方法相对湿度

相对湿度为待测气体中的水蒸气气压与同温度下饱和水蒸气压的比值的百分数，其数学表达式为：

Pv为某温度下待测气体的水蒸气压；Pw为与待测气体温度相同时水的饱和蒸气压；RH为相对湿度，其单位为%RH。

相对湿度与气温呈负相关，气温越高，同温度下饱和水汽压越高，相对湿度越小。相对湿度能准确地说明空气的干湿程度,与人体感觉的干湿程度一致，所以实际中更常使用相对湿度。

二、湿度的定义及其表示方法露点温度

保持压力不变，将含水蒸气的空气冷却，当降到某温度时，空气中的水蒸气达到饱和状态，开始从气态变为液态而凝结成露珠，称为结露，这一特定的温度称为露点温度，其单位为℃。什么叫露点

如果这一特定的温度低于0℃，水蒸气将凝结成霜，此时温度称为霜点或霜点温度，通常对两者不予区分，统称为露点。三、湿度传感器的主要特性将湿度变为电信号的传感器红外线湿度计微波湿度计湿敏电容湿度计湿敏电阻湿度计金属氧化物陶瓷湿敏电阻金属氧化物膜型湿敏电阻有机高分子膜湿敏电阻

最常用的湿度传感器是湿敏电阻，湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。四、湿敏电阻金属氧化物陶瓷湿敏电阻式传感器

是将MgCr，0，-T102(铬酸镁-氧化钛)等金属氧化物以高温烧结的工艺制成多孔性陶瓷半导体薄片。

与日常生活中常用的结构致密的陶瓷相比，其接触空气的表面积显著增大，所以水汽极易吸附于其表面及孔隙中，使其电阻率下降。

当相对湿度从1%RH变为95%RH时，其电阻率变化高达4个数量级左右。四、湿敏电阻金属氧化物膜型湿敏电阻传感器

它是在陶瓷基片上先制作梳状电极，并固定引线，然后覆盖上金属氧化物，烧结或烘干使之固化成膜。其优点是传感器电阻的对数值与湿度成线性关系，测湿范围广、工作温度范围大。四、湿敏电阻高分子材料湿敏电阻式传感器

这个传感器是目前发展迅速、应用较广的一类新型湿敏电阻式传感器,吸湿材料采用可吸湿电离的高分子材料，如高氯酸锂-聚氯乙烯、有亲水性基团的有机硅氧烷、四乙基硅烷的共聚膜等。具有响应时间快、线性好、成本低等优点。四、湿敏电阻的具体应用湿度传感器常用于检测土壤湿度如图所示为土壤湿度测量电路。

图中湿敏电阻RH为晶体管VT提供偏流，RH插人土壤，湿度不同传感器阻值不同，则VT基极电流不同,使通过VT的IE发生变化，在R2上转换为电压变化，并经过运算放大器A放大输出。

使用时，需先对电路系统进行标定。先将RH放在水中，此时湿度为100%,调节RP2使增益输出满量程为5V；再将RH擦干(此时湿度为0%)，调节RP1比较端的电压，使输出为0v。土壤湿度测量电路四、湿敏电阻的具体应用汽车后窗玻璃自动去湿系统也需要用到湿度传感器电路如图所示。

在常温常湿情况下，调节好各电阻值，因湿敏电阻RH阻值较大，使VT1晶体管导通，VT2晶体管截止(VT1、VT2构成施密特触发电路)，继电器K不工作，其常开触点K1断开，加热电阻丝RL无电流流过。四、湿敏电阻的具体应用汽车后窗玻璃自动去湿系统也需要用到湿度传感器电路如图所示。

当汽车后窗玻璃内外温差较大,且湿度过大时，将导致湿敏电阻RH的阻值减小，不足以维持VT1，晶体管导通，此时VT1晶体管截止，VT2晶体管导通，使其负载继电器K通电，其常开触点K1闭合，然后加热电阻丝RL开始加热，驱散后窗玻璃上的湿气，同时加热指示灯亮。四、湿敏电阻的具体应用汽车后窗玻璃自动去湿系统也需要用到湿度传感器电路如图所示。

当后窗玻璃上的湿度减小到一定程度时，随着湿