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高分子电容型湿度传感器研制汤辰;万衡;王凯凯【摘要】With the rapid development of industry,the temperature sensing and controling are increasingly strin⁃gent. Temperature sensors are hard to keep up with people’s needs. This article through the micropore surface struc⁃ture optimization design of the humidity sensor and the humidity sensitive material improves the humidity sensing properties. The measurement of humidity sensor circuit optimization is improved,and finally verified by experi⁃ments measuring the effect of humidity sensor improved superior.%随着工业的快速发展，对温度检测和控制日益严格，温度传感器已无法跟上人们的需求，通过优化湿度传感器的表面结构和对感湿材料微孔设计提高了感湿特性，增强感湿材料的感湿特性，并对湿度传感器测量电路进行改进，提高微小电容测量，设计湿度测试系统。
通过实验验证了改进后的湿度传感器测量效果更优越。
【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2016(039)003【总页数】5页(P571-575)【关键词】高分子;湿敏电容;湿度测量;湿度传感器【作者】汤辰;万衡;王凯凯【作者单位】上海应用技术学院电气与电子工程学院，上海201418;上海应用技术学院电气与电子工程学院，上海201418;上海应用技术学院电气与电子工程学院，上海201418【正文语种】中文【中图分类】TP253随着我国的经济快速发展，许多行业诸如电力、电子石化、冶金、医疗、航空航天等对湿度测量的精度要求越来越严格，湿度测量逐渐成为一门重要的研究领域。
电容式湿度传感器的设计与研究概述湿度传感器是一种常见的传感器技术，用于测量空气中的水分含量。
电容式湿度传感器基于材料的湿度感应器，通过测量电容来确定环境中的湿度。
本文将重点探讨电容式湿度传感器的设计与研究。
一、传感器原理电容式湿度传感器的运作原理基于材料的电容量随湿度的变化而变化。
这种传感器包括一个湿度感应器和电路组件。
湿度感应器通常由一层湿度敏感的薄膜和两个电极组成。
当空气中的湿度改变时，湿度感应器中的湿度敏感薄膜吸收或释放水分，导致电容量的变化。
二、传感器设计1. 湿度感应器材料选择湿度感应器的材料选择对传感器性能至关重要。
常见的材料包括聚合物薄膜和陶瓷材料。
聚合物薄膜具有较高的吸湿性和较快的响应速度，但对温度和湿度的变化较敏感。
陶瓷材料则具有较好的稳定性和较低的温度依赖性。
2. 电极设计电极是传感器中连接湿度感应器和电路的关键部分。
电极的设计需要考虑电容变化的灵敏度和可靠性。
更多层的电极可以提高传感器的灵敏度，但也容易增加杂散电容。
因此，需要权衡灵敏度和杂散电容之间的关系来设计合适的电极。
3. 电路设计电路设计是电容式湿度传感器的关键环节。
电路的功能是测量湿度感应器中的电容变化并将其转化为可读的数字或模拟信号。
根据传感器的接口需求，可以选择使用模拟电路或数字电路。
三、传感器性能评估1. 精度传感器的精度是指传感器测量结果与实际值之间的差距。
精确的传感器可以提供准确的湿度测量。
而影响精度的因素包括温度、湿度、噪声等。
2. 响应时间响应时间是指传感器从湿度变化到达稳定状态所需的时间。
快速的响应时间对于快速变化的湿度环境是至关重要的。
3. 重复性和稳定性传感器的重复性和稳定性是指传感器在相同湿度条件下多次测量得到的结果之间的一致性。
传感器应具有良好的重复性和稳定性，以提高测量结果的可靠性。
四、应用领域电容式湿度传感器广泛应用于各个领域，如农业、气象、工业等。
在农业中，传感器可用于农作物生长环境的监测。
高温高分子电容式湿敏元件的研究摘要：湿度是衡量空间气态水份多少的物理量。
湿度大小直接影响到人类健康与舒适程度、工业产品质量控制、科研条件设置等,因此湿度测量与控制十分重要。
电容式高分子湿敏元件作为应用广泛的湿敏元件,以其测湿范围宽、响应速度快、温漂小、稳定性好、线性输出、使用方便等特点 ,得到了广泛的应用。
电容式高分子湿敏元件的性能主要取决于感湿材料的化学结构。
因此 ,借助于对敏感材料感湿机理的研究来探讨高分子感湿功能设计十分必要。
关键词：电容式高分子湿敏元件；湿滞；温度系数一、感湿材料的选择1、湿敏材料感湿机理。
电容式高分子湿敏元件的性能主要取决于感湿材料的化学结构。
因此, 借助于对敏感材料感湿机理的研究来探讨高分子感湿功能设计十分必要。
高分子电容式湿敏材料的感湿机理是基于吸附环境中气态水分子时,其介电常数也随之变化 ,电容量与环境中水蒸气相对压力 (P P0)即相对湿度关系可由下式表示 :2、电容型湿敏材料设计。
一定温度条件下 ,高分子吸附气态水分子时, 吸附量与水蒸气平衡相对压力 (P P0)间建立不同关系式 ,一般称为吸附等温式,由此绘制的曲线称为吸附等温线。
对于电容型高分子湿敏材料来说, 希望吸附量与平衡相对压力 (P P0)之间的关系是线形关系。
在多种吸附等温线中 ,只有亨利(Henry)型吸附等温线水分子吸附量与平衡相对压力(P P0)呈线形关系。
只有吸附物质-高分子间的相互作用小的场合下才遵从亨利型吸附等温线。
电容型高分子湿敏材料的基本骨架应是疏水性高分子,同时, 还要有吸水极性基团以便能吸附水分子。
但有较大偶极矩的极性基时 ,与吸附的水分子会产生较强的氢键结合 ,称之为化学吸附。
水分子一旦形成化学吸附就很难脱附, 这也是湿敏元件产生湿滞的主要原因。
在高分子结构中, 含有较弱极性基时, 与吸附水分子的作用力很小, 即称之为物理吸附。
只有这种情况, 高分子湿敏元件才能达到吸湿、脱湿平衡速度快、湿滞小、灵敏度变化呈线性关系。
电容式湿度传感器的设计与制造电容式湿度传感器是一种常用的湿度测量方法，其原理是利用湿度对介质介电常数的影响来测量湿度。
电容式湿度传感器具有灵敏度高、响应速度快、稳定性好等特点，广泛应用于气象、自动化控制、生产过程中的湿度测量等领域。
本文将着重介绍电容式湿度传感器的设计与制造过程。
一、湿度测量原理湿度是指空气中的水汽含量，通常以相对湿度（RH）表示，RH=100%表示空气中水汽达到饱和。
具体的湿度测量方法有很多，其中电容式湿度传感器实现了较为简单的测量原理，它利用了介质介电常数与湿度之间的关系。
介电常数是介质对电场势能的响应能力的度量，通常也称为电容率。
由于湿度的变化会影响介质的介电常数，因此可以通过测量介质的电容值来间接测量湿度。
当湿度增加时，电容值会减小，反之电容值会增大，因此电容式湿度传感器的测量原理可以简单地表示为：C=C0×RH其中，C0为在饱和水汽条件下的电容值，RH为相对湿度。
二、电容式湿度传感器的设计1. 选择介质电容式湿度传感器的关键在于选择合适的介质。
一般情况下，称之为“薄膜”或“薄片”的介质为电容式湿度传感器的重要组成部分。
薄膜的介电常数与空气的介电常数有很大的差异，而与水的介电常数相近。
这样一来，当环境湿度发生变化时，由于在两层电极的缝隙内湿度变化引起两个电极的距离变化，薄膜的介电常数发生变化，电容变化即可用来测量相对湿度。
2. 选择电极电容式湿度传感器的电容是由电容结构和电极组成。
电极材料需要符合以下要求：第一，具有良好的导电性和化学稳定性；第二，表面的加工工艺要良好，以保证电容结构的稳定性；第三，应该具有低的电容漏损率，以避免电容值受到电极的影响。
3. 选择补偿电路电容式湿度传感器的输出必须进行修正，由于传感器随时间而产生的漂移和温度变化。
为了克服这些影响，需要在传感器的输出与温度测量值之间建立某种关系，从而获得一个补偿输出并降低传感器的误差。
三、电容式湿度传感器的制造1. 制造传感器的主体传感器主体是由两个电极薄膜组成的，需要通过印刷、沉积等方法制造。
高分子湿敏电容传感器hs1101的原理及应用高分子湿敏电容传感器HS1101是一种能够测量环境湿度的电子器件。
它使用高分子材料制成，具有特殊的敏感性，可以测量空气中的
湿度并将其转化为电信号输出。
在许多应用场合中，HS1101传感器是
非常有用的，例如环境监测、工业控制和人体健康监测等。
HS1101传感器的原理基于吸附高分子材料所固有的特性。
当传感
器的感测元件接收到环境中的水分分子后，高分子材料开始吸收这些
水分分子并膨胀，导致感测元件变化，从而导致电容值发生变化，该
变化可被传感器测量并输出。
该传感器具有许多应用领域。
在环境监测领域中，HS1101传感器
可用于测量空气中的湿度，以确定空气中的水蒸气含量。
在医疗和健
康监测领域中，该传感器可用于监测患者呼吸时口腔和喉咙的湿度。
在工业控制领域中，则常用于监测工业生产过程中的相对湿度，以确
保产品质量。
使用该传感器时需要注意一些细节。
首先，传感器的敏感元件必
须被保持在合适的温度和湿度之下，以确保传感器的准确性和可靠性。
其次，传感器对电路干扰和噪声敏感，因此需要保证传感器电路的输
入端稳定。
最后，传感器需要定期校准，以保证传感器输出的准确性。
总之，高分子湿敏电容传感器HS1101是一款非常可靠和实用的传
感器。
它可以用于许多不同领域的应用，例如环境监测、工业控制和
医疗健康监测。
然而，在使用传感器时应注意细节和保持传感器的准确性，以确保其准确性和可靠性。
高分子薄膜电容式湿敏元件发布时间：2021-07-21T08:30:05.233Z 来源：《防护工程》2021年8期作者：司良有[导读] 湿度表示空气中水汽的多少，是气象观测的基本参数之一，湿度测量一直是气象常规观测的难点。
高分子电容式湿度传感器(湿敏电容)是目前应用最广泛的测湿元件。
湿敏材料作为感湿层是构成湿度传感器的核心。
司良有中国电子科技集团公司第四十九研究所黑龙江省哈尔滨市 1500286摘要：湿度表示空气中水汽的多少，是气象观测的基本参数之一，湿度测量一直是气象常规观测的难点。
高分子电容式湿度传感器(湿敏电容)是目前应用最广泛的测湿元件。
湿敏材料作为感湿层是构成湿度传感器的核心。
目前研究热点主要有聚酰亚胺、聚乙炔苯、聚砜、等离子聚合聚乙烯、线性交联等离子聚合聚甲基丙烯酸甲酯等高分子湿敏材料，这些湿敏材料来源丰富，同时具有易于制备、加工，并且可以通过分子结构的改性，获得不同的物理化学性能。
通过相同的 C/F 变换电路后, 再由软件进行内部差频、曲线拟合等多种手段处理,得到温度补偿后的测量数据, 以达到采用简单设备、低成本的传感器而快速测量低露点的目的。
本文以实验数据、过程为基础 ,对高分子薄膜湿度传感器应用特点、温度特性、补偿原理及露点测试仪的构成进行了分析。
关键词：高分子；传感器；温度补偿一、高分子电容式湿度传感器高分子电容型湿度传感器是80年代后期发展起来被称为第三代的湿度传感器。
通常由三部分组成：上电极、下电极以及聚合物湿敏材料。
其下电极材料通常非常稳定，不会因为湿度、时间以及化学气体的影响而引起电阻变化，也不会吸附水分子；中层为感湿材料层，一般要求具有较好的厚度均一性；而上电极材料则要求具有较好的透水性，同时对湿度变化具有较快的响应速度。
这类高分子传感器的湿敏材料随周围环境相对湿度(RH)的大小成比例地吸附和释放水分子，由于这类高分子材料大多是具有较小介电常数(εr =2 ～ 7)的电介质，而存在偶极矩的水分子的介电常数εr 可达 80 以上，这样吸附水分子的湿敏材料介电常数得到极大提高。
基金项目:部级预研项目基金资助(323030411)收稿日期:2004-10-18 收修改稿日期:2005-06-24高分子湿度传感器的研制陈翠萍,蒋 波,谢光忠,蒋亚东(电子科技大学光电子信息学院新型传感器教育部重点实验室,四川 成都 610054) 摘要:通过对湿敏材料—聚酰亚胺(PI )的湿敏机理的分析,设计了高分子电容式湿度传感器的芯片结构,并对其制作工艺进行了详细讨论。
在此基础上,对传感器变送电路进行了研究,设计了以双时基电路为主的信号处理电路,并最终制备出了输出电压随环境相对湿度线性变化的湿度传感器。
对湿度传感器的湿敏特性的测试表明:在1182%～91104%RH 范围内,带湿度处理电路的湿度传感器输出的信号与环境的相对湿度成线性变化,电路能对湿度电容输出电容量进行放大。
关键词:聚酰亚胺;传感器;湿度中图分类号:TP212 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2005)10-0004-03R esearch on H igh Polymer C apacitive H umidity Sensor CHEN Cui 2ping ,JIANG ,Xie G uang 2zhong ,JIANG Ya 2dong(Ministry of Education K ey Laboratory of N ovel T ransducers ,School of Optical and E lectrical In formation ,University of E lectronic Science &T echnology of China ,Chengdu ,610054,China )Abstract :Through the analysis of the polyimide humidity sensitive mechanism ,the structure of humidity sens or was designed and the humidity sens or manu facture process was discussed in detailed.Through the research of the sens or transducer circuit ,the signal process circuit was designed mainly through dual timer IC.Finally ,the humidity sens or ,which the change of output v oltage followed was fabricated.The test for the sensitivity of humidity sens or shows that the humidity sensitive curve is very linear corresponding to en 2vironment humidity from 1.82%RH to 91.04%RH ,and the signal process circuit could amplify the output capacity which represents change of environment humidity.K ey Words :P olyimide ;Sens or ;Humidity1 引言湿度的检测和控制不容忽视[1-4],高分子电容型薄膜湿度传感器是最优秀的一类湿度传感器,它响应范围宽、响应速度快、湿滞小、精度高、温度系数小、长期稳定性好[5],而聚酰亚胺是高分子电容型湿度传感器中研究的最广泛的材料之一[6]。
