簡述濕度傳感器發(fā)展及特性
來源:北京吉安諾科技發(fā)展有限公司
2014年05月08日 10:21
核心:濕敏元件的特性介紹,闡述集成濕度傳感器(氣體傳感器)、單片智能化濕度/溫度傳感器的性能特點及產品分類。
近來,國內外在濕度傳感器研發(fā)領域取得了長足進步。濕度傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展,為開發(fā)新一代濕度/溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件,也將濕度測量技術提高到新的水平。
濕敏元件的特性。濕敏元件是zui簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要電阻式、電容式兩大類。
濕敏電阻濕敏電阻的特點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,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)點是靈敏度高,主要缺點是線性度和產品的互換性差。
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,濕敏電容的介電常數(shù)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)點是靈敏度高、產品互換性好、響應速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現(xiàn)小型化和集成化,其精度一般比濕敏電阻要低一些。
除電阻式、電容式濕敏元件之外,還有電解質離子型濕敏元件、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。濕敏元件的線性度及抗污染性差,在檢測環(huán)境濕度時,濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中,很容易被污染而影響其測量精度(測量儀器)及長期穩(wěn)定性。
目前,國外生產集成濕度傳感器的主要廠家及典型產品分別為Honeywell公司(HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型),Humirel公司(HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型),Sensiron公司(SHT11、SHT15型)。這些產品可分成以下三種類型:
線性電壓輸出式集成濕度傳感器,典型產品有HIH3605/3610、HM1500/1520。其主要特點是采用恒壓供電,內置放大電路,能輸出與相對濕度呈比例關系的伏特級電壓信號,響應速度快,重復性好,抗污染能力強。
線性頻率輸出集成濕度傳感器,典型產品為HF3223型。它采用模塊式結構,屬于頻率輸出式集成濕度傳感器,在55%RH時的輸出頻率為8750Hz(型值),當上對濕度從10%變化到95%時,輸出頻率就從9560Hz減小到8030Hz。這種傳感器具有線性度好、抗*力強、便于配數(shù)字電路或單片機、價格低等優(yōu)點。
頻率/溫度輸出式集成濕度傳感器,典型產品為HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外,還增加了溫度信號輸出端,利用負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻作為溫度傳感器。當環(huán)境溫度變化時,其電阻值也相應改變并且從NTC端引出,配上二次儀表即可測量出溫度值。出廠前,每只傳感器都在溫度室中做過精密標準,標準系數(shù)被編成相應的程序存入校準存儲器中,在測量過程中可對相對濕度進行自動校準。它們不僅能準確測量相對溫度,還能測量溫度(測溫儀)和露點。利用降低分辨力的方法可以提高測量速率,減小芯片的功耗。