湿度传感器科普知识
2013-08-25 16:33:01   来源：微迷   评论：0   点击：

湿度传感器基于不同的原理有多种类别：电容式、电阻式、重力测量式、微波式等；而基于敏感材料的不同又可分为:半导体氧化物、高分子材料、多孔的有机或无机材料等。湿敏元件是最简单的湿度传感器，主要有电阻式和电容式两大类:

1)电阻式湿敏传感器

湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的优点是灵敏度高，缺点则是线性度和产品的互换性差。湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化物湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。其湿敏材料以多孔陶瓷种类最多。

2)电容式湿敏传感器

湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酞亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。

除电阻式、电容式湿敏传感器之外，还有电解质离子型湿敏传感器、重量型湿敏传感器(利用感湿膜重量的变化来改变振荡频率)、石英振子式湿敏传感器、光强型湿敏传感器、声表面波湿敏传感器等。

无论哪种形式的湿敏传感器，其产品的基本形式都是在基片上涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸气吸附于感湿材料后，引起元件的质量、阻抗、介电常数等参数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。因此，传统的湿敏传感器还存在着以下一些问题:

a)长期稳定性差。在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。

b)传感器的互换性差，对气体的选择性也较差。

c)校准和标定的时间长而复杂。因为此类传感器的输出信号通常是非线性的，这使得定标有一定困难。

高湿型（>70%RH）、低湿型（<40%RH）、全湿型（0～100%RH）

电解质型：以氯化锂为代表，它是在绝缘基板上制作一对电极，涂上氯化锂盐胶膜。氯化锂极易潮解，并产生离子电导，随湿度升高而电阻减小。

陶瓷型：一般以金属氧化物为原料，通过陶瓷工艺，制成一种多孔陶瓷，利用多孔陶瓷的阻抗对空气中的水蒸气的敏感特性而制成。

高分子型：在绝缘基板上通过涂覆或者旋转涂膜仪附上一层有机高分子感湿膜制备成湿敏元件。其基本特点是材料来源广泛、制作工艺简单、无需加热清洗、适于批量生产，应用范围广，实用性强。另外，其性能优异，可用于较宽湿度范围的测量，湿滞回差小、响应速度快、温度系数小、使用寿命长。

在高分子型湿度传感器的研究领域，聚合物电解质由于其特殊的一些优点比如：容易加工、价格低廉、响应快而且灵敏度高而被研究者在过去的几年中广泛关注。然而其不足之处是由于其在水中的可溶性而使其在应用时在高湿度下会影响其湿敏性质。