湿度与水分传感器与物联网传感器技术

1.湿度传感器

（1）有机半导体湿度传感器

有机半导体湿度传感器是利用功能性有机半导体材料对气体的敏感特性制作的传感器。根据其工作原理和使用的材料，可分为以下5类：

1）利用有机半导体表面对气体的化学吸附，引起气体分子和半导体的电子交换，使电导率发生变化；

2）利用有机膜对气体吸附，引起质量的微小变化，使适应振子的共振频率发生变化；

3）利用有机材料吸附气体后，引起色素荧光的消光程度的变化；

4）利用有机材料吸附气体后，引起金属栅功函数的变化；

5）利用高分子膜的气体透过性和电化学电极组合检测。

在物联网中的应用，重要的指标是量程、准确度、感湿温度系数、响应时间和稳定性。例如，在仓库的湿度监测及控制方面，主要是粮仓和军械弹药库，由于湿度的变化范围宽，宜选用全湿范围的传感器，如高分子湿度传感器，在探空气球测试方面，因为是一次性使用，不需要回收，因而对寿命要求也不高，但要求重量轻、功率小、响应快，故可以选用高分子湿度传感器。由于湿度传感器的工作范围不同，因此选择湿度传感器也各不相同，在-40～70℃可用有机半导体湿度传感器。

（2）陶瓷湿度传感器

陶瓷湿度传感器的工作原理是炭灰石系陶瓷的电阻随温度变化而变化的。陶瓷湿度传感器即利用这种陶瓷做湿敏元件检测湿度。陶瓷湿度传感器能自身加热除掉尘埃、烟、油等污垢，故性能稳定，可长期多次使用。

有机半导体湿度传感器稳定性较好，但寿命不长，在野外工作只能使用半年，陶瓷湿度传感器稳定性虽然欠佳，但寿命比较长，因此可以应用在这一方面。

（3）露点传感器(www.xing528.com)

露点传感器有薄膜式、厚膜式等。其工作原理可利用电阻原理和电容原理。常用的有电阻式氧化铝厚膜露点传感器、电容式平面氧化铝露点传感器等，可以满足对露点测试的需求，近年来开发了高稳定的、具有耐热性能材料的露点传感器。

在物联网应用中，露点传感器可以用于武器装备、弹药仓库，并可用于空气自动调节、食品储藏及各种设施的露点调解，也可以用于对环境及气象的观测和医疗环保领域。

2.水分传感器

（1）红外三波长水分传感器

红外三波长水分传感器是利用连续非接触式红外线反射、三波长比例运算及光照度跟踪补偿制成的水分传感器，可检测各种颜色的物料。

在物联网应用中，红外三波长水分传感器主要用来控制各种物料的水分。

（2）微量水分传感器

微量水分的测量可采用不同的方法，如用薄膜型微量水分传感器测量法、光度法等。在物联网中典型的应用是对微量水分的检测，如石油、机油、动植物油、浆体食品、液态橡胶塑料纤维、有机液体等各种液体中微量水分的测试。

（3）油中水分传感器

HMP228温湿度变送器采用了维萨拉公司改进的聚酯薄膜电容传感器。高性能的聚酯薄膜传感器已经在各种各样的工业环境中应用，从干燥场合到极潮湿的地方。传感器的工作原理为聚酯薄膜吸收了油中的水分子，从而改变了电容量。电容量的变化就反映了油中水分的变化。传统的ppm（10^-6）输出信号只反映了油中水分的平均含量。HMP228温湿度变送器测量的首要参数是水活性（Aw），因为水活性比传统的ppm参数有几个方面的优势。最主要的优势是水活性直接反映油品含水的程度，而不必考虑油品种类、油温、使用年限和条件。

油中含水对油品应用有很大的影响。例如，在润滑油系统中，水分是最大的污染物，它可引起腐蚀生锈，特别是停机期间。所以在润滑油系统中要使水含量尽可能地低。确定油中水分是日常维护工作的重要一环。准确地测量水分可以防止设备腐蚀，降低大型润滑油循环系统的维修费用，如造纸机中的润滑系统。