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            湿度传感器 [2007-1-8]来源:正岛电器技术应用开发部
                

                  能够用来制造湿度传感器的吸湿物质必须满足湿度-电阻(或电容)特性可逆这一基本条件,同时应当具有良好的重复性。利用这些物质制成的湿敏元件,配上适当的电路便构成相应的湿度测量仪表,人们通常把基于测量吸湿物质的电阻或电容变化的湿度计称为湿度传感器,主要有氯化锂湿度传感器、氧化铝湿度传感器、碳和陶瓷湿度传感器,以及利用高聚物膜和各种无机化合物晶体,如铌酸锂、硫化镉、氯化钠等制作的电阻式湿度传感器等。下面对各种湿度传感器进行简单的介绍。

            湿度传感器

            1、氯化锂湿度传感器

            (1)电阻式氯化锂湿度计

                第一个基于电阻-湿度特性原理的氯化锂电湿敏元件是美国标准局的F.W.Dunmore研制出来的。这种元件具有较高的精度,同时结构简单、价廉,适用于常温常湿的测控等一系列优点。

                 氯化锂元件的测量范围与湿敏层的氯化锂浓度及其它成分有关。单个元件的有效感湿范围一般在20%RH 以内。例如0.05%的浓度对应的感湿范围约为(80~100)%RH ,0.2%的浓度对应范围是(60~80)%RH 等。由此可见,要测量较宽的湿度范围时,必须把不同浓度的元件组合在一起使用?捎糜谌砍滩饬康氖燃谱楹系脑话阄5个,采用元件组合法的氯化锂湿度计可测范围通常为(15~100)%RH,国外有些产品声称其测量范围可达(2 ~100)%RH 。

            (2)露点式氯化锂湿度计

                露点式氯化锂湿度计是由美国的 Forboro 公司首先研制出来的,其后我国和许多国家都做了大量的研究工作。这种湿度计和上述电阻式氯化锂湿度计形式相似,但工作原理却完全不同。简而言之,它是利用氯化锂饱和水溶液的饱和水汽压随温度变化而进行工作的。

            2、碳湿敏元件

                碳湿敏元件是美国的 E.K.Carver 和 C.W.Breasefield 于1942年首先提出来的,与常用的毛发、肠衣和氯化锂等探空元件相比,碳湿敏元件具有响应速度快、重复性好、无冲蚀效应和滞后环窄等优点,因之令人瞩目。我国气象部门于70年代初开展碳湿敏元件的研制,并取得了积极的成果,其测量不确定度不超过±5%RH ,时间常数在正温时为2~3s,滞差一般在7%左右,比阻稳定性亦较好。

            3、氧化铝湿度计

                氧化铝传感器的突出优点是,体积可以非常。ɡ缬糜谔娇找堑氖粼90μm厚、12mg重),灵敏度高(测量下限达-110℃露点),响应速度快(一般在 0.3s 到 3s 之间),测量信号直接以电参量的形式输出,大大简化了数据处理程序,等等。另外,它还适用于测量液体中的水分。如上特点正是工业和气象中的某些测量领域所希望的。因此它被认为是进行高空大气探测可供选择的几种合乎要求的传感器之一。也正是因为这些特点使人们对这种方法产生浓厚的兴趣。然而,遗憾的是尽管许多国家的专业人员为改进传感器的性能进行了不懈的努力,但是在探索生产质量稳定的产品的工艺条件,以及提高性能稳定性等与实用有关的重要问题上始终未能取得重大的突破。因此,到目前为止,传感器通常只能在特定的条件和有限的范围内使用。近年来,这种方法在工业中的低霜点测量方面开始崭露头角。

            4、陶瓷湿度传感器

                在湿度测量领域中,对于低湿和高湿及其在低温和高温条件下的测量,到目前为止仍然是一个薄弱环节,而其中又以高温条件下的湿度测量技术最为落后。以往,通风干湿球湿度计几乎是在这个温度条件下可以使用的唯一方法,而该法在实际使用中亦存在种种问题,无法令人满意。另一方面,科学技术的进展,要求在高温下测量湿度的场合越来越多,例如水泥、金属冶炼、食品加工等涉及工艺条件和质量控制的许多工业过程的湿度测量与控制。因此,自60年代起,许多国家开始竟相研制适用于高温条件下进行测量的湿度传感器。

                考虑到传感器的使用条件,人们很自然地把探索方向着眼于既具有吸水性又能耐高温的某些无机物上。实践已经证明,陶瓷元件不仅具有湿敏特性,而且还可以作为感温元件和气敏元件。这些特性使它极有可能成为一种有发展前途的多功能传感器。寺日、福岛、新田等人在这方面已经迈出了颇为成功的一步。他们于 1980 年研制成称之为“湿瓷 - Ⅱ型”和“湿瓷 - Ⅲ型”的多功能传感器。

                 前者可测控温度和湿度,主要用于空调,后者可用来测量湿度和诸如酒精等多种有机蒸气,主要用于食品加工方面。

                以上几种是应用较多的几种类型传感器,另外还有其他根据不同原理而研制的湿度传感器,这里就不一一介绍了。

             

             

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