湿度传感器的量程及特征量输出

1.气体和固体的湿度

气体的湿度是指大气中水蒸气的含量。

固体的湿度是指物质中所含水分的百分数。物质中所含水分的质量与干物质质量之比，称为含水量。物质中所含水分的质量与其总质量之比，称为湿度。

2.湿度的检测方法

湿度的检测方法可分为四类：毛发湿度计法、干湿球湿度计法、露点计法、阻容式湿度计法。其中，干湿球湿度计与露点计传感器的时效小，可用于高精度测量，但体积大，响应速度低，无电信号，不能用于遥测及湿度自动控制；阻容式湿度计传感器体积小、响应速度快，便于把湿度转换为电信号，但稳定性差，不耐SO2的腐蚀。

3.湿度传感器的特性参数和符号

（1）湿度传感器的特性参数

主要有：湿度量程、感湿特征量-相对湿度特性曲线、灵敏度、响应时间、电压与频率特性等。

①湿度量程。各种湿度传感器并不都能适用于0％～100％RH的整个相对湿度范围。因此，湿度量程是湿度传感器的重要参数。

②感湿特征量-相对湿度特性曲线。即输出/输入特性曲线。湿度传感器的输入为环境相对湿度，输出称为其感湿特征量，如电阻、电容、击穿电压、沟道电阻等。

③灵敏度。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的。例如，日本生产的MgCr204-TiO2湿度传感器的灵敏度是用一组器件电阻比表示的，即R1％/R20％、R1％/R40％、R1％/R60％、R1％/R80％及R1％/R100％。角标表示该阻值所对应的相对湿度，如R1％表示相对湿度在1％时器件的电阻值。(www.xing528.com)

④响应时间。表示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。

⑤电压与频率特性。湿度传感器加热清洗的激励电压不能用直流，必须用交流。加热使温度升高，因此电压不能过高。传感器的感湿特征值与交流电压频率有关，因此电压的频率应有上限和下限。

（2）湿度传感器的图形符号

湿度传感器的图形符号代表电阻Rp和电容Cp的并联，如图9-8所示。图中，A—A端为测量电极，B—B端为加热清洗电极。加热清洗电极通电后，内部电加热丝产生热量可排除传感器感湿层中的水分子。

图9-8　湿度传感器的图形符号

4.常见的湿度传感器

（1）电解质湿度传感器

电解质湿敏元件可分为无机电解质和高分子电解质湿敏元件两大类。

（2）半导体陶瓷湿度传感器

这是湿度传感器中最大的一类，品种繁多。按其制作工艺可分为：金属氧化物型、涂覆膜型、烧结体型、厚膜型、薄膜型及MOS型等。其中，金属氧化物半导体陶瓷的优点有：多孔结构材料，吸附水蒸气能力强且灵敏度高；物理化学性能稳定；响应速度快；可加热清洗，有利于在恶劣环境下工作；工作范围宽，且兼有热敏和气敏特性，可制成多功能敏感元件；生产工艺简单，成本低，是制作湿度传感器的理想材料。主要缺点是：材料固有电阻大，高温性能不够稳定，难以集成化等。一般金属半导体氧化物陶瓷具有感湿负特性，湿度增大，电阻减小。