湿敏电阻传感器工作原理

实验三十七 湿敏传感器实验

一、实验目的：了解湿敏传感器的原理及特性。

二、基本原理：湿度是指空气中所含有的水蒸气量。空气的潮湿程度，一般多用相对湿度概念，即在一定温度下，空气中实际水蒸气压与饱和水蒸气压的比值(用百分比表示)，称为相对湿度(用RH表示)。其单位为％RH。湿敏传感器种类较多，根据水分子易于吸附在固体表面渗透到固体内部的这种特性（称水分子亲和力），湿敏传感器可以分为水分子亲和力型和非水分子亲和力型，本实验采用的是集成湿度传感器。该传感器的敏感元件采用的属水分子亲和力型中的高分子材料湿敏元件(湿敏电阻)。它的原理是采用具有感湿功能的高分子聚合物(高分子膜)涂敷在带有导电电极的陶瓷衬底上，导电机理为水分子的存在影响高分子膜内部导电离子的迁移率，形成阻抗随相对湿度变化成对数变化的敏感部件。由于湿敏元件阻抗随相对湿度变化成对数变化，一般应用时都经放大转换电路处理将对数变化转换成相应的线性电压信号输出以制成湿度传感器模块形式。湿敏传感器实物、原理框图如图37—1所示。当传感器的工作电源为+5V±5％时，湿度与传感器输出电压对应曲线如图37—2所示。

图37—1湿敏传感器实物、原理框图

图37—2 湿度—输出电压曲线

三、需用器件与单元：主机箱电压表、+5V直流稳压电源；湿敏传感器、湿敏座、潮湿小棉球(自备)、干燥剂(自备)。

四、实验步骤：

1、按图37—3示意接线(湿敏座中不放任何东西)，注意传感器的引线号码。

图37—3 湿敏传器实验接线示意图

2、将电压表量程切换到20V档，检查接线无误后，合上主机箱电源开关，传感器通电先预热5分钟以上，待电压表显示稳定后即为环境湿度所对应的电压值(查湿度—输出电压曲线得环境湿度)。

3、往湿敏座中加入若干量干燥剂(不放干燥剂为环境湿度)，放上传感器，观察电压表显示值的变化。

1、 倒出湿敏座中的干燥剂加入潮湿小棉球，放上传感器，等到电压表显示值稳定后记

湿敏电阻的基本原理和特点

一、引言

湿敏电阻是一种特殊的电阻，其电阻值受湿度影响，广泛应用于工业自动化、气象仪器、医疗设备等领域。本文将介绍湿敏电阻的基本原理和特点。

二、湿敏电阻的基本原理

1. 湿敏电阻的结构

湿敏电阻由陶瓷材料制成，通常为氧化锌（ZnO）或氧化镁（MgO）。这些陶瓷材料中掺入了少量的金属氧化物和其他添加剂，以提高其灵敏度和稳定性。湿敏电阻的形状通常为片状或柱状。

2. 湿敏电阻的工作原理

当湿敏电阻表面吸收水分时，水分与陶瓷材料中掺入的添加剂反应生成离子，进而改变了材料内部晶粒之间的导电通道。这种变化导致了湿敏电阻的电阻值发生变化。

3. 湿敏电阻的灵敏度

湿敏电阻对水分含量非常灵敏。当环境中水分含量增加时，湿敏电阻的电阻值会迅速下降。一般来说，湿敏电阻的灵敏度高于其他湿度传感器。

三、湿敏电阻的特点

1. 灵敏度高

由于湿敏电阻对水分含量非常灵敏，因此其灵敏度非常高。这使得它成为一种理想的湿度传感器。

2. 可重复性好

湿敏电阻在不同时间和环境下的测试结果具有很好的可重复性。这使得它可以用于需要长期稳定性和精确性的应用。

3. 响应速度快

由于其结构简单、响应速度快，因此湿敏电阻可以快速检测环境中水分含量的变化。

4. 价格低廉

相比其他传感器，湿敏电阻价格低廉，因此广泛应用于各种领域。

四、应用领域

1. 工业自动化

在工业自动化中，湿敏电阻通常用于检测工厂内部环境中水分含量的变化。这有助于预测设备维护周期，并提高生产效率。

2. 气象仪器 在气象仪器中，湿敏电阻通常用于测量空气中的湿度。这有助于预测天气变化，并为农业、交通等行业提供参考。

3. 医疗设备

在医疗设备中，湿敏电阻通常用于检测人体呼吸道、皮肤等部位的水分含量。这有助于诊断疾病，并指导治疗。

五、结论

综上所述，湿敏电阻是一种特殊的电阻，其工作原理是通过吸收水分改变材料内部晶粒之间的导电通道来改变其电阻值。它具有灵敏度高、可重复性好、响应速度快和价格低廉等特点，在工业自动化、气象仪器、医疗设备等领域得到广泛应用。

CHR-01阻抗型高分子湿度传感器

（湿敏电阻）产品规格书

一.应用范围：

本资料适用于阻抗型高分子湿度传感器,型号CHR-01

二.外型尺寸 及 内部结构示意图:

1—外壳 (ABS) 2—基片 (AL2O3) 3—电极 4—感湿材料 5—引脚

三.电性能参数 表1

工作电压 1V AC（50Hz ～ 2 K Hz）

检测范围 20%～ 90% RH

检测精度 ±5%

工作温度范围

最高使用温度 0℃～＋85℃

120℃ *

特征阻抗范围 30 (21 ～ 40.5) KΩ

( 60%RH, 25℃)

响应时间 ≤12 s (20%～ 90%)

湿度飘移（/年） ≤±2% RH

湿滞 ≤ 1.5%RH

* 元件使用在(85 - 120℃)时,需在高温下标定,器件外壳需另制

** 25℃标准曲线见图2 *** 0-60℃阻抗特性数据见表2及图3

表2：0~60℃湿度阻抗特性数据

15℃ 25℃ 35℃ 40℃ 55℃

30% 518.8 352.8 256.7 241.3 137

35% 347.6 261.8 143 137 80.33

40% 277.2 166.6 93.6 81.53 50

45% 172.8 92.8 60.3 52.7 33.38

50% 96.3 60.6 41.43 34.3 22.05

55% 70.8 40.4 29.12 24.25 15.88

60% 56.2 29.5 20.8 17.71 12.17

65% 43.3 21.1 15.61 13.12 9.02

70% 31.3 15.44 11.51 10.09 6.58

75% 22.6 11.84 8.74 7.35 4.64

80% 15.8 9.13 6.52 5.46 3.38

85% 10.48 6.55 4.52 3.89 2.48

湿敏电阻的基本原理和特点

一、湿敏电阻的定义和概述

湿敏电阻（Humidity Sensing Resistor）是一种可以感知和测量湿度的传感器元件。它基于材料的湿度敏感性，通过测量电阻值的变化来反映周围环境的湿度水平。

二、湿敏电阻的工作原理

湿敏电阻的工作原理是基于半导体材料对湿度的敏感性。通常，湿敏电阻由两个电极片组成，中间填充有湿敏材料。当湿敏材料吸湿时，材料内部的电导率会发生变化，从而导致整个电阻的阻值发生变化。

三、湿敏电阻的特点

湿敏电阻具有以下几个特点：

3.1 高灵敏度

湿敏电阻对湿度的变化非常敏感，能够实时感知细小的湿度变化，并且具有较高的灵敏度。这使得湿敏电阻在湿度测量和控制应用中具有广泛的应用前景。

3.2 快速响应

湿敏电阻具有快速响应的特点，当环境湿度发生变化时，其阻值可以迅速地做出相应的变化。这使得湿敏电阻在需要实时湿度监测的场合中表现出色。

3.3 宽工作范围

湿敏电阻可在较广的湿度范围内正常工作，一般可达到20%~95%RH。这使得湿敏电阻能够适应不同湿度环境下的应用需求。 3.4 简单结构和低成本

湿敏电阻通常具有简单的结构，由较少的元件组成，制造和使用成本较低，适用于大规模生产和广泛应用。

四、湿敏电阻的应用领域

湿敏电阻在各个领域都有广泛的应用。

4.1 空调和恒温设备

湿敏电阻作为空调和恒温设备中的湿度传感器，可以感知环境湿度的变化，实现精确的湿度监测和控制，提高室内空气质量和居住舒适度。

4.2 农业和园艺

湿敏电阻可以应用于农业和园艺领域的湿度监测和控制。例如，可以用于土壤湿度的测量，帮助农民和园艺者进行灌溉和管理。

4.3 医疗和健康

湿敏电阻可以用于医疗和健康领域的湿度监测。例如，在呼吸器和氧气供应设备中，湿敏电阻可以监测患者呼吸器的湿度，确保呼吸器的湿度适宜。

4.4 工业自动化

湿敏电阻在工业自动化中也有广泛应用。例如，在食品加工和存储过程中，湿敏电阻可以用于湿度监测和控制，确保食品质量和安全。