湿度传感器的原理、分类、特点特性、参数及其应用

采用多片组合传感器。组合式氯化锂湿度传感器的结构和阻-湿特性如图3，图4所示。

　　2.非水分子亲和力型湿度传感器

　　利用潮湿空气和干燥空气的热传导之差来测定湿度，可以制成热敏电阻式湿度传感器；利用微波或超声波在含水蒸汽的空气中传播时，传输损耗的能量与环境空气中的湿度的相关性来测定湿度，可以制成微波或超声波湿度传感器；利用水蒸汽能吸收特定波长的红外线来测定空气中的湿度，可以制成红外吸收式湿度传感器。一种典型的红外吸收式湿度传感器的结构和工作原理如图1所示。

　　湿度传感器的特性参数

　　湿度传感器的特性参数主要有：湿度量程、灵敏度、温度系数、响应时间、湿滞回差、感湿特征量-相对湿度特性曲线等。 ?

　　（1） 湿度量程：它是指湿度传感器能够较精确测量的环境湿度的最大范围。由于各种湿度传感器所使用的材料及依据的工作原理不同，其特性并不都能适用于0～100%RH的整个相对湿度范围。

　　（2） 感湿特征量-相对湿度特性曲线： 湿度传感器的输出变量称为其感湿特征量， 如电阻、电容等。 湿度传感器的感湿特征量随环境湿度的变化曲线， 称为传感器的感湿特征量-环境湿度特性曲线， 简称为感湿特性曲线。 性能良好的湿度敏感器件的感湿特性曲线， 应有宽的线性范围和适中的灵敏度。

　　（3） 灵敏度：湿度传感器的灵敏度即其感湿特性曲线的斜率。大多数湿度敏感器件的感湿特性曲线是非线性的， 因此尚无统一的表示方法。 较普遍采用的方法是用器件在不同环境湿度下的感湿特征量之比来表示。

　　（4） 湿度温度系数： 它定义为在器件感湿特征量恒定的条件下，该感湿特征量值所表示的环境相对湿度随环境温度的变化率， 即

　　因此，环境温度将造成测湿误差。 例如，α=0.3％RH/℃时， 环境的温度变化20℃，将引起6％RH的测湿误差。

　　（5） 响应时间： 它表示当环境湿度发生变化时， 传感器完成吸湿或脱湿以及动态平衡过程所需时间的特性参数。 响应时间用时间常数τ来定义， 即感湿特征量由起始值变化到终止值的0.632倍所需的时间。可见， 响应时间是与环境相对湿度的起、止值密切相关。

　　（6） 湿滞回线和湿滞回差：一个湿度传感器在吸湿和脱湿两种情况下的感湿特性曲线不相重复，一般可形成为一回线，这种特性称为湿滞特性； 其曲线称为湿滞回线。

　　湿度传感器的应用

　　任何行业的工作都离不开空气，而空气的湿度又与工作、生活、生产有直接联系，使湿度的监测与控制越来越显得重要。湿度传感器的应用主要有如下几个方面：

　　（1） 气候监测 天气测量和预报对工农业生产、军事及人民生活和科学实验等方面都有重要意义，因而湿度传感器是必不可少的测湿设备，如树脂膨散式湿度传感器已用于气象气球测湿仪器上。

　　（2） 温室养殖 现代农林畜牧各产业都有相当数量的温室，温室的湿度控制与温度控制同样重要，把湿度控制在农作物、树木、畜禽等生长适宜的范围，是减少病虫害、提高产量的条件之一。

　　（3） 工业生产　在纺织、电子、精密机器、陶瓷工业等部门，空气湿度直接影响产品的质量和产量，必须有效地进行监测调控。

　　（4） 物品储藏　各种物品对环境均有一定的适应性。湿度过高过低均会使物品丧失原有性能。如在高湿度地区，电子产品在仓库的损害严重，非金属零件会发霉变质，金属零件会腐蚀生锈。

　　（5） 精密仪器的使用保护　许多精密仪器、设备对工作环境要求较高。环境湿度必须控制在一定范围内，以保证它们的正常工作，提高工作效率及可靠性。如电话程控交换机工作湿度在55 % ±10 %较好。温度过高会影响绝缘性能，过低易产生静电，影响正常工作。