湿度传感器的分类和特性

湿度传感器原理与应用知识随着时代的发展，科研、农业、暖通、纺织、机房、航空航天、电力等工业部门，越来越需要采用湿度传感器，对产品质量的要求越业越高，对环境温、湿度的控制以及对工业材料水份值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一。

湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。

如何使用好湿度传感器，如何判断湿度传感器的性能，这对一般用户来讲，仍是一件较为复杂的技术问题。

一、湿度传感器的分类湿度传感器，基本形式都为利用湿敏材料对水分子的吸附能力或对水分子产生物理效应的方法测量湿度。

有关湿度测量，早在16世纪就有记载。

许多古老的测量方法，如干湿球温度计、毛发湿度计和露点计等至今仍被广泛采用。

现代工业技术要求高精度、高可靠和连续地测量湿度，因而陆续出现了种类繁多的湿敏元件。

湿敏元件主要分为二大类：水分子亲和力型湿敏元件和非水分子亲和力型湿敏元件。

利用水分子有较大的偶极矩，易于附着并渗透入固体表面的特性制成的湿敏元件称为水分子亲和力型湿敏元件。

例如，利用水分子附着或浸入某些物质后，其电气性能（电阻值、介电常数等）发生变化的特性可制成电阻式湿敏元件、电容式湿敏元件；利用水分子附着后引起材料长度变化，可制成尺寸变化式湿敏元件，如毛发湿度计。

金属氧化物是离子型结合物质，有较强的吸水性能，不仅有物理吸附，而且有化学吸附，可制成金属氧化物湿敏元件。

这类元件在应用时附着或浸入被测的水蒸气分子，与材料发生化学反应生成氢氧化物，或一经浸入就有一部分残留在元件上而难以全部脱出，使重复使用时元件的特性不稳定，测量时有较大的滞后误差和较慢的反应速度。

目前应用较多的均属于这类湿敏元件。

另一类非亲和力型湿敏元件利用其与水分子接触产生的物理效应来测量湿度。

例如，利用热力学方法测量的热敏电阻式湿度传感器，利用水蒸气能吸收某波长段的红外线的特性制成的红外线吸收式湿度传感器等。

1、电解质湿敏元件利用潮解性盐类受潮后电阻发生变化制成的湿敏元件。

湿度传感器的分类湿度传感器是一种广泛应用于工业生产、农业、气象、环境监测等领域的传感器。

根据其原理和工作方式的不同，湿度传感器可以分为以下几类。

一、电容式湿度传感器电容式湿度传感器利用相对湿度对电容值的影响来测量湿度。

通常采用两个平行的电极板构成一个电容器，其中一个电极上涂有湿度敏感材料，当湿度变化时，敏感材料吸附或释放水分，导致电容值的变化。

该类传感器具有响应速度快、精度高、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于工业自动化、气象观测等领域。

二、电阻式湿度传感器电阻式湿度传感器是利用湿度对电阻值的影响来测量湿度。

常见的电阻式湿度传感器有两种工作原理，一种是利用湿度敏感电阻的电阻值随湿度的变化而变化，另一种是利用湿度敏感材料的电导率随湿度的变化而变化。

电阻式湿度传感器具有结构简单、成本低、稳定性好等特点，广泛应用于家用电器、空调系统等领域。

三、电化学湿度传感器电化学湿度传感器是利用湿度对电化学反应的影响来测量湿度。

传感器内部通常包含一个湿度敏感电极和一个参比电极，当湿度变化时，湿度敏感电极上的电化学反应会发生变化，通过测量电极之间的电位差来计算湿度值。

该类传感器具有响应速度快、线性度高、精度稳定等特点，常用于气象观测、仓储环境监测等场合。

四、光学湿度传感器光学湿度传感器是利用湿度对光的传播和折射特性的影响来测量湿度。

通过测量入射光线在湿度敏感材料中的传播路径、折射率等变化，可以推算出湿度值。

光学湿度传感器具有高精度、抗污染能力强等优点，广泛应用于气象、石油化工、仪器仪表等领域。

五、微机电系统湿度传感器微机电系统湿度传感器是将微机电技术应用于湿度传感器中的一种新型传感器。

通过微纳加工技术制作微小的结构和敏感元件，实现对湿度的测量。

微机电系统湿度传感器具有响应速度快、体积小、功耗低等特点，被广泛应用于移动设备、智能家居等领域。

六、热电湿度传感器热电湿度传感器是利用湿度对热传导和热释放的影响来测量湿度。

传感器内部包含一个加热电极和一个测温电极，当湿度变化时，湿度敏感材料吸收或释放水分，导致热传导和热释放的变化，通过测量电极之间的温差来计算湿度值。

湿度传感器的原理、分类、特点特性、参数及其应用人类的生存和社会活动与湿度密切相关。

随着现代化的发展，很难找出一个与湿度无关的领域来。

由于应用领域不同，对湿度传感器的技术要求也不同。

从制造角度看，同是湿度传感器，材料、结构不同，工艺不同．其性能和技术指标（像精度方面）有很大差异，因而价格也相差甚远。

对使用者来说，选择湿度传感器时，首先要搞清楚需要什么样的传感器；在自己的财力允许的情况下选购何种档次的产品，权衡好需要与可能的关系，不至于盲目行事。

从我们与用户的来往来看，觉得有以下几个问题值得注意。

湿度传感器的原理水分子亲和力型湿度传感器，是利用水分子有较大的偶极矩，因而易于吸附在固体表面并渗透到固体内部的特性（成为水分子亲和力）制成的湿度传感器，其测量原理在于感湿材料吸湿或脱湿过程改变其自身的性能从而构成不同类型的湿度传感器。

非水分子亲和力型湿度传感器，主要的测量原理有：利用潮湿空气和干燥空气的热传导之差来测定湿度；利用微波在含水蒸汽的空气中传播，水蒸汽吸收微波使其产生一定的能量损耗，传输损耗的能量与环境空气中的湿度有关以此来测定湿度；利用水蒸汽能吸收特定波长的红外线来测定空气中的湿度。

湿度包括气体的湿度和固体的湿度。

气体的湿度是指大气中水蒸气的含量，度量方法有绝对湿度，即每立方米气体在标况下（0℃，1大气压）所含有的水蒸气的重量，即水蒸气密度；相对湿度，即一定体积气体中实际含有的水蒸气分压与相同温度下该气体所能包含的最大水蒸气分压之比；或含湿量，即每㎏干空气中所含水蒸气的质量。

其中相对湿度是最常用的。

固体的湿度是物质中所含水分的百分数，即物质中所含水分的质量与其总质量之比。

利用水分子有较大的偶极矩，因而易于吸附在固体表面并渗透到固体内部的特性制成的湿度传感器称为水分子亲和力型湿度传感器，其测量原理在于感湿材料吸湿或脱湿过程改变其自身的性能从而构成不同类型的湿度传感器；把与水分子亲和力无关的湿度传感器称为。

传感器的种类有哪些？湿度传感器的原理？传感器是一种检测装置，能感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

传感器的分类方法很多．主要有如下几种：（1）按被测量分类，可分为力学量、光学量、磁学量、几何学量、运动学量、流速与流量、液面、热学量、化学量、生物量传感器等。

这种分类有利于选择传感器、应用传感器（2）按照工作原理分类，可分为电阻式、电容式、电感式，光电式，光栅式、热电式、压电式、红外、光纤、超声波、激光传感器等。

这种分类有利于研究、设计传感器，有利于对传感器的工作原理进行阐述。

（3）按敏感材料不同分为半导体传感器、陶瓷传感器、石英传感器、光导纤推传感器、金属传感器、有机材料传感器、高分子材料传感器等。

这种分类法可分出很多种类。

（4）按照传感器输出量的性质分为摸拟传感器、数字传感器。

其中数字传感器便干与计算机联用，且坑干扰性较强，例如脉冲盘式角度数字传感器、光栅传感器等。

传感器数字化是今后的发展趋势。

（5）按应用场合不同分为工业用，农用、军用、医用、科研用、环保用和家电用传感器等。

若按具体便用场合，还可分为汽车用、船舰用、飞机用、宇宙飞船用、防灾用传感器等。

（6）根据使用目的的不同，又可分为计测用、监视用，位查用、诊断用，控制用和分析用传感器等。

主要特点传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。

微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。

湿度传感器的工作原理1.湿度传感器，英文名称为humidity transducer，是一种能感受气体中水蒸气含量，并转换成可用输出信号的传感器。

主要应用于机械工程、传感器、气体及湿度传感器等方面。

温湿度变送器与温湿度传感器有什么区别一、温湿度变送器的作用就是把温湿感应头传诵过来的电信号变成０～５Ｖ的电压或４～２０ma的工控电流信号二、湿度传感器的分类及特点1、湿度传感器的分类湿度传感器分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。

空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。

2、湿度传感器的特性：国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度，需要在这方面作深入的了解。

湿度传感器具有如下特点：(1) 精度和长期稳定性湿度传感器的精度应达到±2%~±5%RH，达不到这个水平很难作为计量器具使用，湿度传感器要达到±2%~±3%RH的精度是比较困难的，通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净的气体中测量的。

在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质量的头等问题，年漂移量控制在1%RH水平的产品很少，一般都在±2%左右，甚至更高。

(2) 湿度传感器的温度系数湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃范围内，而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下，其温度系数又有差别。

温漂非线性，这需要在电路上加温度补偿式。

采用单片机软件补偿，或无温度补偿的湿度传感器是保证不了全温范围的精度的，湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿不出较好的效果，只有采用硬件温度跟随性补偿才会获得真实的补偿效果。

湿度传感器工作的温度范围也是重要参数。

多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作。

(3) 湿度传感器的供电金属氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化锂等湿敏材料施加直流电压时，会导致性能变化，甚至失效，所以这类湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的交流电压。

湿度传感器的工作原理湿度传感器是一种用于测量空气中湿度的设备。

它的工作原理基于湿度对某些物理或化学特性的影响。

本文将详细介绍湿度传感器的工作原理。

一、湿度传感器的分类湿度传感器可以分为两类：电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器。

1. 电容式湿度传感器电容式湿度传感器是一种基于电容变化原理的传感器。

它由两个电极组成，其中一个电极是涂有吸湿材料的感湿元件，另一个电极是不吸湿的参考电极。

当空气中的湿度改变时，感湿元件吸收或释放水分，从而改变电容值。

通过测量电容值的变化，可以计算出空气中的湿度。

2. 电阻式湿度传感器电阻式湿度传感器是一种基于电阻变化原理的传感器。

它由一根涂有吸湿材料的电阻丝组成。

当空气中的湿度改变时，吸湿材料吸收或释放水分，从而改变电阻值。

通过测量电阻值的变化，可以计算出空气中的湿度。

二、湿度传感器的工作原理湿度传感器的工作原理基于湿度对某些物理或化学特性的影响。

下面将分别介绍电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器的工作原理。

1. 电容式湿度传感器的工作原理电容式湿度传感器的工作原理基于电容值与介电常数之间的关系。

介电常数是物质对电场的响应能力，它与物质的吸湿性有关。

当空气中的湿度改变时，感湿元件吸收或释放水分，从而改变电容值。

电容值与介电常数成反比例关系，因此电容值越小，介电常数越大，空气中的湿度越高。

2. 电阻式湿度传感器的工作原理电阻式湿度传感器的工作原理基于电阻值与电导率之间的关系。

电导率是物质对电流的响应能力，它与物质的吸湿性有关。

当空气中的湿度改变时，吸湿材料吸收或释放水分，从而改变电阻值。

电阻值与电导率成正比例关系，因此电阻值越小，电导率越大，空气中的湿度越高。

三、湿度传感器的应用湿度传感器广泛应用于气象、农业、工业、医疗等领域。

在气象领域，湿度传感器用于测量空气中的湿度，以便预测天气变化。

在农业领域，湿度传感器用于测量土壤湿度，以便控制灌溉量。

在工业领域，湿度传感器用于测量空气中的湿度，以便控制生产过程。

温湿度传感器的原理温湿度传感器的原理一、简介温湿度传感器是一种常见的传感器，它可以测量周围环境的温度和湿度。

在工业自动化、气象观测、农业生产等方面都有广泛应用。

本文将介绍温湿度传感器的原理。

二、温湿度传感器的分类根据工作原理，温湿度传感器可以分为电阻式、电容式和热电偶式三种。

1. 电阻式电阻式温湿度传感器是利用材料在不同温度或湿度下电阻值发生变化的特性来实现测量。

常用的材料有聚合物、金属和陶瓷等。

其中，聚合物材料具有较高的灵敏度和快速响应速度，但精确性稍逊；金属材料精确性较高，但响应速度较慢；陶瓷材料则兼具两者优点。

2. 电容式电容式温湿度传感器则是利用介质在不同温度或湿度下介电常数发生变化的特性来实现测量。

其结构由两个平行板组成，中间填充介质。

当介质中的水分含量或温度发生变化时，介电常数也发生变化，从而影响电容值。

3. 热电偶式热电偶式温湿度传感器是利用两个不同金属的热电势差随温度或湿度变化的特性来实现测量。

其原理是将两个不同金属制成一对热电偶，当温度或湿度发生变化时，两个金属间的热电势差也会发生变化，从而实现测量。

三、温湿度传感器的工作原理以电阻式温湿度传感器为例，其工作原理如下：1. 温度测量当环境温度发生变化时，材料的电阻值也会相应地发生变化。

将一个恒定电流通过材料，在其两端产生一个恒定的电压。

根据欧姆定律可知，材料的电阻值与其两端产生的电压成正比。

因此，通过测量这个恒定的电压和流过材料的恒定电流可以计算出材料的电阻值。

再根据预先标定好的温阻特性曲线（即不同温度下材料的电阻值），就可以计算出当前环境的温度。

2. 湿度测量当环境湿度发生变化时，材料的电阻值也会相应地发生变化。

这是因为材料吸收了周围空气中的水分，从而导致电子流受到阻碍。

同样地，通过测量恒定电流下材料两端的电压，可以计算出材料的电阻值。

再根据预先标定好的湿阻特性曲线（即不同湿度下材料的电阻值），就可以计算出当前环境的湿度。

四、温湿度传感器的优缺点1. 优点温湿度传感器具有响应速度快、精确性高、稳定性好、使用寿命长等优点。