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技術(shù)文章

溫濕度傳感器的發(fā)展趨勢
在工農業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門(mén)，經(jīng)常需要對環(huán)境濕度進(jìn)行測量及控制。但在常規的環(huán)境參數中，濕度是*難準確測量的一個(gè)參數。用干濕球濕度計或毛發(fā)濕度計來(lái)測量濕度的方法，早已無(wú)法滿(mǎn)足現代科技發(fā)展的需要。這是因為測量濕度要比測量溫度復雜的多，溫度是個(gè)獨立的被測量，而濕度卻受其他因素（大氣壓強、溫度）的影響。此外，濕度的標準也是一個(gè)難題。國外生產(chǎn)的濕度標定設備價(jià)格十分昂貴。
近年來(lái)，國內外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長(cháng)足進(jìn)步。濕敏傳感器正從簡(jiǎn)單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數檢測的方向迅速發(fā)展，為開(kāi)發(fā)新一代濕度/溫度測控系統創(chuàng )造了有利條件，也將濕度測量技術(shù)提高到新的水平。
1 濕敏元件的特性
濕敏元件是*簡(jiǎn)單的濕度傳感器。濕敏元件主要電阻式、電容式兩大類(lèi)。
1.1 濕敏電阻
濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。濕敏電阻的種類(lèi)很多，例如金屬氧化特濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，主要缺點(diǎn)是線(xiàn)性度和產(chǎn)品的互換性差。
1.2 濕敏電容
濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋酸纖維等。當環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。濕敏電容的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實(shí)現小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。國外生產(chǎn)濕敏電容的主廠(chǎng)家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司生產(chǎn)的SH1100型濕敏電容為例，其測量范圍是（1%～99%）RH，在55%RH時(shí)的電容量為180pF（典型值）。當相對濕度從0變化到100%時(shí)，電容量的變化范圍是163pF～202pF。溫度系數為0.04pF/℃，濕度滯后量為±1.5%，響應時(shí)間為5s。
除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件（利用感濕膜重量的變化來(lái)改變振蕩頻率）、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線(xiàn)性度及抗污染性差，在檢測環(huán)境濕度時(shí)，濕敏元件要長(cháng)期暴露在待測環(huán)境中，很容易被污染而影響其測量精度及長(cháng)期穩定性。