湿敏传感器
10电仪：黄晓琪—13号
张俊—15号
9.2湿敏传感器
?随着人们对湿度检测和控制要求的日益增加，湿敏传感器已正在成为电子器件、精密仪表、食品加工、粮食保存、蔬菜保鲜、棉纺及化纤等工业过程检测与控制的必不可少的测量部件。
1.湿度及其表示
2. 相对湿度（RH，Relative Humidity）
3. 露点温度：
?保持压力一定而降温，使混合气体中的水蒸气达到饱和而开始结露或结霜时的温度称为露点温度（单位为℃），通常简称为露点。
?空气的相对湿度越高，就越容易结霜。混合气体中的水蒸气压，就是在该混合气体中露点温度下的饱和水蒸气压，因此，通过测定空气露点的温度，就可以测定空气的水蒸气压。
9.2 湿敏传感器
?9.2.1 湿敏电阻的工作原理?9.2.1 湿敏电阻的主要特性?9.2.3 湿敏传感器的结构?9.2.4 湿敏传感器的应用
9.2.1 湿敏电阻的工作原理
?1.湿敏半导体陶瓷的导电机理
?半导体陶瓷湿敏电阻通常是用两种以上的金属氧化物半导体材料混合烧结而成的多孔陶瓷。
?分为负特性湿敏半导体陶瓷，正特性湿敏半导体陶瓷。
（1）. 负特性湿敏半导瓷的导电机理?当水在半导瓷表面吸附时, 氢原子从半导瓷表面俘获电子, 使半导瓷表面带负电。如果该半导瓷是Ｐ型半导体, 则由于水分子吸附使表面电势下降。吸引更多的空穴到表面，表面层的电阻下降。当水在半导瓷表面吸附时, 氢原子从半导瓷表面俘获电子, 使半导瓷表面带负电。如果该半导瓷是Ｐ型半导体, 则由于水分子吸附使表面电势下降。吸引更多的空穴到表面，表面层的电阻下降。
（2）.正特性湿敏半导瓷的导电机理 ?正特性湿敏半导瓷的导电机理认为这类材料的结构、电子能量状态与负特性材料有所不同。当水分子附着半导瓷的表面使电势变负时, 导致其表面层电子浓度下降, 但还不足以使表面层的空穴浓度增加到出现反型程度, 此时仍以电子导电为主。于是, 表面电阻将由于电子浓度下降而加大, 这类半导瓷材料的表面电阻将随湿度的增加而加大。如果对某一种半导瓷, 它的晶粒间的电阻并不比晶粒内电阻大很多, 那么表面层电阻的加大对总电阻并不起多大作用。
?不过, 通常湿敏半导瓷材料都是多孔的, 表面电导占的比例很大, 故表面层电阻的升高, 必将引起总电阻值的明显升高; 但是, 由于晶体内部低阻支路仍然存在, 正特性半导瓷的总电阻值的升高没有负特性材料的阻值下降得那么明显。图9 -6给出了Fe 3O 4正特性半导瓷湿敏电阻阻值与湿度的关系曲线。
不过, 通常湿敏半导瓷材料都是多孔的, 表面电导占的比例很大, 故表面层电阻的升高, 必将引起总电阻值的明显升高; 但是, 由于晶体内部低阻支路仍然存在, 正特性半导瓷的总电阻值的升高没有负特性材料的阻值下降得那么明显。图9 -6给出了Fe
O4正特性半导瓷
3
湿敏电阻阻值与湿度的关系曲线。
2.电解质湿敏电阻的工作机理
?有些物质置于空气中，其含湿量与周围空气的相对湿度有关，而含湿量大小又引起本身电阻的变化。因此，通过这种原理制成的传感器可将空气的相对湿度的测I量转换为原件电阻值的测量。
1.氯化锂湿敏电阻
?氧化锂湿敏电阻器属电解质类湿敏元件。氯化钮( LiCl) 是一种吸湿盐类，将它涂在有机绝缘基体上，或用多孔性合成树脂漫透氯化锂，就构成了温敏电阻器。氯化锂湿敏电阻器常见的有柱状和板状两种形式，它们不但在结构上不同，而且制作工艺和性能也不相同。
2.1柱状氯化锂湿敏电阻器?图是氯化理湿敏电阻器
的结构图、在聚苯乙烯
圆筒绕制两根相平行的
钯引线作电极，然后在
它上面涂敷一层经过适
当碱化处理的聚乙烯醋
酸盐和氯化锂水溶液混
合体，干噪后形成感湿
薄膜。由于感温湿膜吸
附或释放水分子而改变
其电阻值，通过检测电
极间的电阻值即可得知
相对湿度的大小。
?图中给出柱状氯化锂湿敏电阻器的电阻值与相对温度度的关系曲线。从图中可以看,对于一种配方的湿敏电阻，其测试湿度的范围相当狭窄。因此，设法将氯化锂含量不同的几种湿敏电阻器组合使用，其测量范围才能达到20%RH -80%RH。
2.2板状氯化锂湿敏电阻器
?板状氯化锂湿敏电阻器的结构如图所示。它是在无碱玻璃带上浸渍氯化锂溶液而构成的湿敏元件。铂电极采用压制方法与玻璃带密切结合成一体，然后由焊接的引线引出。?上图给出板状氯化锂湿敏电阻器的电阻值与相对温度的关系曲线。如图所示，其电阻的对数值与相对温度呈线性关系。和柱状湿敏电阻器一样，若仅采用一个温敏电阻器，则能检测的相对由度范围也较狭窄，必须采用不同浓度的氯化锂湿敏电阻器才能完成20%RH -80%RH温度范围的检测。
9.2.2湿敏电阻的主要特性
?1.电阻-湿度特性
?电阻-温度特性是指湿敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性。随着相对湿度的增加半导体陶瓷的电阻值急剧下降，基本按指数规律下降。在单对数的坐标中，电阻-温度特性近似呈线性关系。如图所示，当相对湿度由0变为80%RH时，阻值从10的7次方下降到10的4次方，即变化了三个数量级。
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、原理框图如下图所示。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所示。 湿敏传感器实物、原理框图
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、按下图示意接线(湿敏座中不放任何东西)，注意传感器的引线号码。 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录显示值，查湿度—输出电压曲线得到相应湿度值。实验完毕，关闭所有电源。
题目传感器电容式湿度传感器的应用 姓名 学号 系（院）_电子电气工程学院_ 班级 目录 前言 (3) 1. 绪论 (1) 1.1电容式传感器的工作原理 (1)
1.2电容式传感器的特点 . (4) 2. 系统设计 (6) 2.1硬件电路设计 (6) 2.2 湿敏电容器的特性 (8) 2.3 电容式传感器数据处理 (8) 2.4测试结果 (8) 结论 (10) 参考文献 (11) 淄博职业学院 前言 人类的生存和社会活动与湿度密切相关，随着现代化的实现，很难找出一个与湿度无关的领域来。在电子科学技术日益发达的今天, 人类对自身的生活环境及工作环境要求越来越高。湿度的监测与控制在国民经济各个部门，如国防、科研、煤炭开采和井下监测以及人生活等诸多领域有着非常广泛的应用。众所周知, 湿度的测量较复杂，而对湿度进行控制更不易。人们熟知的毛发湿度计、干湿球湿度计等已不能满足现代工作条件和环境的要求。为此，人们研制了各种湿度传感器，其中电阻和电容型湿度传感器以其测量范围宽, 响应速度快, 测量精度高, 稳定性好, 体积小, 重量轻，制造工艺简单等显示出极大的优越性, 在实际中得到了广泛应用。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。其性能和技术指标有很大差异，因而价格也相差甚远。湿度是一个重要的物理量，航天航空，计量等许多环境中需要在高温下进行湿度的测量，很多行业中，如发电、纺织食品、医药、仓储、农业等，对温度、湿度参量的要求都非常严格，目前，在低温条件下，（通常是指100℃以下），湿度
测量已经相对成熟，有商品化产品，并广泛应用于各种行业，另外有许多以行业需要在高温环境下测量湿度，如航天航空、机车舰船、发电变电、冶金矿山、计量科研、电厂、陶瓷、工业管道、发酵环境实验箱、高炉等场合，这时，湿度测量结果往往不如低温环境下的测量结果理想，另外，在恶劣的环境下工作，例如气流速度、温度、湿度变化非常剧烈或测量污染严重的工业化气体时，将使精度大大下降。然而，随着科技的进步，人们对湿度的测量设备进行了越来越深层的研究，本文就以电容型湿度传感器进行阐述。 1. 绪论 1.1电容式传感器的工作原理 电容式传感器是将被测量的变化转换为电容量变化的一种装置，它本身就是一种可变电容器。由于这种传感器具有结构简单，体积小，动态响应好，灵敏度高，分辨率高，能实现非接触测量等特点，因而被广泛应用于位移、加速度、振动、压力、压差、液位、等分含量等检测领域。 这里主要介绍电容式传感器的原理、结构类型、测量电路及其工程应用。当被测量的变化使S 、d 或ε任意一个参数发生变化时，电容量也随之而变，从而完成了由被测量到电容量的转换。当式中的三个参数中两个固定，一个可变，使得电容式传感器有三种基本类型：变极距型电容传感器、变面积型电容传感器和变介电常数型电容传感器。电容式传感器的测量电路就是将电容式传感器看成一个电容并转换成电压或其他电量的电路。因此，常用的测量电路主要有桥式电路、调频电路、脉冲宽度制电路、运算放大器电路、二极管双T 形交流电桥和环行二极管充放电法等。调频电路实际是把电容式传感器作为振荡器谐振回路的一部分, 当输入量导致电容量发生变化时，振荡器的振荡频率就发生变化。虽然可将频率作为测量系统的输出量，用以判断被测非电量的大小，但此时系统是非线性的，不易校正，因此必须加入鉴频器，将频率的变化转换为电压振幅的变化，经过放大就可以用仪器指示或记录仪记录下来。
湿度传感器工作原理及应用 人类的生存和社会活动与湿度密切相关。随着现代化的实现，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；自己的财力允许选购什么档次的产品，权衡好“需要与可能”的关系，不致于盲目行事。我们从与用户的来往中，觉得有以下几个问题值得注意。 1．选择测量范围 和测量重量、温度一样，选择湿度传感器首先要确定测量范围。除了气象、科研部门外，搞温、湿度测控的一般不需要全湿程(0-100％RH)测量。在当今的信息时代，传感器技术与计算机技术、自动控制拄术紧密结合着。测量的目的在于控制，测量范围与控制范围合称使用范围。当然，对不需要搞测控系统的应用者来说，直接选择通用型湿度仪就可以了。下面列举一些应用领域对湿度传感器使用温度、湿度的不同要求，供使用者参考(见表1)。用户根据需要向传感器生产厂提出测量范围，生产厂优先保证用户在使用范围内传感器的性能稳定一致，求得合理的性能价格比，对双方来讲是一件相得益彰的事情。2、选择测量精度 和测量范围一样，测量精度同是传感器最重要的指标。每提高—个百分点．对传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。例如进口的1只廉价的湿度传感器只有几美元，而1只供标定用的全湿程湿度传感器要几百美元，相差近百倍。所以使用者一定要量体裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。 生产厂商往往是分段给出其湿度传感器的精度的。如中、低温段(0一80％RH)为±2％RH，而高湿段(80—100％RH)为±4％RH。而且此精度是在某一指定温度下(如25℃)的值。如在不同温度下使用湿度传感器．其示值还要考虑温度漂移的影响。众所周知，相对湿度是温度的函数，温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1℃。将产生0.5％RH的湿度变化(误差)。使用场合如果难以做到恒温，则提出过高的测湿精度是不合适的。因为湿度随着温度的变化也漂忽不定的话，奢谈测湿精度将失去实际意义。所以控湿首先要控好温，这就是大量应用的往往是温湿度—体化传感器而不单纯是湿度传感器的缘故。 多数情况下，如果没有精确的控温手段，或者被测空间是非密封的，±5％RH的精度就足够了。对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间，或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合，再选用±3％ RH 以上精度的湿度传感器。与此相对应的温度传感器．其测温精度须足±0.3℃以上，起码是±0.5℃的。而精度高于±2％RH的要求恐怕连校准传感器的标准湿度发生器也难以做到，更何况传感器自身了。国家标准物质研究中心湿度室的文章认为：“相对湿度测量仪表，即使在20—25℃下，要达到2％RH的准确度仍是很困难的。” 3、考虑时漂和温漂 几乎所有的传感器都存在时漂和温漂。由于湿度传感器必须和大气中的水汽相接触，所以不能密封。这就决定了它的稳定性和寿命是有限的。一般情况下，生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年，到期负责重新标定。请使用者在选择传感器时考虑好日后重新标定的渠道，不要贪图便宜或迷信洋货而忽略了售后服务问属。 温漂在上1节已经提到。选择湿度传感器要考虑应用场合的温度变化范围，看所选传感器在指定温度下能否正常工作，温漂是否超出设计指标。要提醒使用者注意的是：电容式湿度传感器的温度系数α是个变量，它随使用温度、湿度范围而异。这是因为水和高分子聚合物的介电系数随温度的改变是不同步的，而温度系数α又主要取决于水和感湿材料的介电系数，所以电容式湿敏元件的温度系数并非常数。电容式湿度传感器在常温、中湿段的温度系数最小，5-25℃时，中低湿段的温漂可忽略不计。但在高温高湿区或负温高湿区使用时，就一定要考虑温漂的影响，进行必要的补偿或订正。
湿敏电阻器的应用 湿敏电阻器广泛应用于洗衣机、空调器、录像机、微波炉等家用电器及工业、农业等方面作湿度检测、湿度控制用。 湿敏传感器已经广泛地用于工业制造、医疗卫生、林业和畜牧业等各个领域。在家用电器中用于生活区的环境条件监控、食品烹调器具和干燥机的控制等等。表8.1中列出了陶瓷湿敏传感器的主要应用领域，以及它们的工作温度和可测控的湿度范围。 陶瓷湿敏传感器的有潜力的应用对象是家用空调器、微波炉、防止视频录像机的受潮以及一些其他家用电器。在种植业的暖房中，最佳的蔬菜生长条件不仅使植物的生长和成熟周期缩短了，而且通过湿度的调节可以防止有害病变的发生。在许多工业领域中需要进行干燥处理，通过控制相对湿度的方法，可以保持最佳的干燥条件，因而可以在节约能耗的条件下，确保被干燥产品的质量一致性。 食品味道的改变在很大程度上与其中水份含量有关，控制水份含量就能保持所生产食品的质量。在食品制造工业中，对生产线的在线过程全都需要对水份含量进行监测。 湿敏传感器同样也用于电子工业。在生产工艺过程中必须对静电事故给予特别的关注。静电电荷的数量与湿度有直接关系，出于这个原因，在电子工业中必须将湿度调控在一个特定的范围内。 表8.1陶瓷湿敏传感器的应用
在广泛使用湿度传感器时，也必须考虑到，传感器需要和测量电路连接使用，所以，对电路也要求能在足够宽的湿度和环境温度范围内保持高精度和高稳定性。 8.1.1 连接陶瓷湿敏传感器的测量电路 利用陶瓷传感器来测量湿度的方法有以下特点。传感器在低湿度时电阻很大，并与湿度是一种指数关系。此外，在相对湿度从0%～100%的区间内，电阻可能变化3～6个数量级。由于大多数陶瓷湿敏传感器具有极化现象，所以还需要对电源频率有一定的要求。直流电桥电路虽然可以保证高精度，并且可以补偿一些干扰因素，但在这里是不适用的。为消除极化效应，必须要用交流电源测量，所以陶瓷湿敏传感器的测量只能选用适当的交流电桥，并且必须同时一起考虑传感器的二个参数——阻抗和容抗的变化，因为正如在第三章中已阐明的那样，传感器的等效电路是由并联的电阻和电容构成的。这使对随后的被测信号的分析处理工作复杂化。在有些应用领域中，湿度变化可以只用电阻或电容变化来表征，因而允许在经相应的电桥平衡后只测量其中一个参数的变化。基于这里所讨论的陶瓷湿敏传感器的特性，现实中应用最广的电路是下列二种： 模拟输出的AC测量电路； 具有频率/时间(PWM——脉冲宽度调制)输出的转换电路。 8.1.2 陶瓷湿敏传感器的实际应用 陶瓷湿敏传感器已广泛应用于各类机具中，例如湿度计、空调器、增湿机、去湿机、微波炉等。 8.1.2.1 湿度计 湿度计是测量各种介质中含湿量的仪器。基于陶瓷湿敏传感器，已制成一系列不同的湿度计。介绍一种名为“Chichidu湿度计CH-1”的数字式湿度计，生产者是Chichidu Cement公司。它有下列工作特性： 湿度测量范围15%～１００％RH 测量精度±4%RH 湿度计的工作温度范围0～４０℃
湿度传感器的原理及其应用 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、湿度传感器的分类及感湿特点 湿度传感器，分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为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。 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 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。必须是交流电供电。 4、互换性 目前，湿度传感器普遍存在着互换性差的现象，同一型号的传感器不能互换，严重影响了使用效果，给维修、调试增加了困难，有些厂家在这方面作出了种种努力，（但互换性仍很差）取得了较好效果。 5、湿度校正 校正湿度要比校正温度困难得多。温度标定往往用一根标准温度计作标准即可，而湿度的标定标准较难实现，干湿球温度计和一些常见的指针式湿度计是不能用来作标定的，精度无法保证，因其要求环境条件非常严格，一般情况，（最好在湿度环境适合的条件下）在缺乏完善的检定设备时，通常用简单的饱和盐溶液检定法，并测量其温度。 二、对湿度传感器性能作初步判断的几种方法 在湿度传感器实际标定困难的情况下，可以通过一些简便的方法进行湿度传感器性能判断与检查。
第四章力敏传感器 教学目标： 1．了解弹性敏感元件的特性和要求。 2．了解几种常用测力称重传感器的特点、 3．掌握电阻应变效应及半导体的压阻效应 4．了解电桥电路的作用。 5．掌握单臂、双臂和全桥测量电路的异同点。 6．理解压电式传感器的工作原理。了解它的特点。 7．了解它们的应用。 力敏传感器是使用很广泛的一种传感器。它是生产过程中自动化检测的重要部件。它的种类很多，有直接将力变换为电量的如压电式、压阻式等，有经弹性敏感元件转换后再转换成电量的如电阻式、电容式和电感式等。它主要用于两个方面：测力和称重。本章介绍电阻应变式传感器、压阻式和压电式传感器。 §4-1（传感器中的）弹性敏感元件 一、弹簧管压力表的组成：（如图4-1） 图4-1弹簧管压力表的组成框图 弹簧管——弹性敏感元件：将输入压力转换成自身的变形量（应变、位移或转角）。 二、弹性元件的基本特性： 1．变形：物体在外力作用下改变原来尺寸或形状的现象。 2．弹性：物体因受外力作用而产生变形，外力去掉后又恢复原状的特性。3．弹性元件：具有弹性变形特性的物体。 4．弹性变形：弹性元件受外力作用而产生的变形。 5．弹性特性：作用在元件上的外力与相应变形（应变、位移或转角）之间的关系。 （1）刚度：弹性元件产生单位变形所需的力。 （2）灵敏度：在单位力作用下弹性元件产生的变形。 刚度和灵敏度表示了弹性元件的软硬程度。元件越硬，刚度越大，单位力作用下变形越小，灵敏度越小。 6．线性弹性元件：刚度和灵敏度为常数，作用力F与变形X成线性关系。三、弹性敏感元件的基本要求及类型： 弹性元件在传感器技术中占有极其重要的地位。它首先把力、力矩或压力转换成相应的应变或位移，然后配合各种形式的传感元件，将被测力、力矩或压力变换成电量。
课程设计报告湿度传感器及应用
摘要 在现代社会信息科技的不断迅速发展中，计算机技术、网络技术和传感器技术的高速更新，使得湿度的测量正朝着自动化、智能化、网络化发展。随着2011年物联网作为新兴产业列入国家发展战略，传感器技术作为物联网的最前端—感知层，在其发展中占了举足轻重的地位。而湿度作为日常生产、生活中最重要的参数之一，它的检测在各种环境，各个领域都对起了重要作用。 湿度是表示空气中水蒸气含量的物理量，湿度传感器是指检测外界环境湿度的传感器，它将所测环境湿度转换为便于处理、显示、记录的电(频率)信号等。它与人们的生产、生活密切相关。湿度的检测广泛应用于工业、农业、国防、科技、生活等各个领域。例如，集成电路的生产车间相对湿度低于30%时，容易产生静电感应而影响生产；粉尘大的车间由于湿度小产生静电易发生爆炸；纺织厂的湿度低于65～70%RH时会断线。它是一类重要的化学传感器，在仓贮、工业生产、过程控制、环境监测、家用电器、气象等方面有着广泛的应用。 测量电路由湿度传感器，差动放大器，同相加法放大器等主电路组成；为了实现温度补偿功能，选择铂电阻温度传感器采集环境温度，通过转换电桥和差动放大，输入同相加法器实现加法运算，补偿环境温度对湿度传感器的影响，其中转换电桥工作电压由差动放大器输出电压通过电压跟随器提供。 应用IH3605型温度传感器与集成运放设计测量湿度的电路，测量相对湿度(RH)的范围为0%~l00%，电路输出电压为0~10V。要求测量电路具有调零功能和温度补偿功能。使用环境温度为0℃~85℃。 本次设计的是湿度传感器，主要对湿度传感器的工作原理、组成结构加以论述，并对其测量原理图进行分析，进而使我们能够更深层的对湿度传感器进行理解；除此之外，在本次设计中也简要介绍了湿度传感器的相关特性以及参数如何选择，以便于用户能够正确选用相应的种类和型号。 另外，我又结合了实际案例对湿度传感器的应用技术和应用领域加以分析，并概括了其日后的发展趋势。 关键词：工作原理；组成结构；测量原理图；特性及参数选择；应用；发展趋势
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。多数情况下，如果没有精确的控温手段，或者被测空间是非密封的±5%RH的精度就够了。对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间，或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合，再选用±3%RH。
模块二 力敏传感器及其应用练习题 一、填空题： 1、根据电容式传感器的电容量为d S C ε=可知，可分为 、 __和 三种 类型。电容式和电感式传感器常用 结构，以提高灵敏度，减小非线性。 2、用某直流电桥测量电阻Rx （注：Rx 和R3为相对桥臂电阻，R2和R4为另一对相对桥臂 电阻），三个桥臂电阻值分别为R2=50Ω, R3=100Ω，R4=25Ω，当电桥平衡时，则电阻Rx= 。 3、当压电式加速度计固定在试件上而承受振动时，质量块产生一可变力作用在压电晶片上， 由于 效应，在压电晶片两表面上就有 产生。 4、电阻应变片的测量电路主要有直流电桥和交流电桥，其中直流电桥中又有单臂电桥 和 。 5、电容式传感器利用电容器的原理，将非电量转换成 。电容式传感器可分为变 极距式、变面积式、 。 6、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符 号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为 ；在介质极化 方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称 。 7、采用 电源供电的电桥称为交流电桥。 8、用于制作压电传感器的常用压电材料是 、 、 。 9、电感式传感器可分为 、 和电涡流三大类。 10、变面积电容传感器的输出特性是 的，因此灵敏度是常数。 11、用电涡流传感器探测地雷属于 测量。 12、自感式传感器常见的形式有变隙式，变面积式、 。 13、电容式传感器可分为 、 和 三种。 14、差动式电感传感器的优点有 、 和提高传感器的稳定性。 15、将超声波转化为电信号是利用压电材料的 。 16、压电式传感器的工作原理是以晶体的 效应为理论依据。 17、电阻应变片的工作原理是基于金属的 效应。 18、压电式传感器的工作原理是以晶体的 为理论基础。 19、电容式压力传感器是变 型的。
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。最常用的是电解质氯化锂（LiCl）。从1938年顿蒙发明这种元件以来，在较长的使用实践
第二章传感器概述 1.什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的作用及相互关系如何？ 2.什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？分别说明这些性能指标的含义。 3.什么是传感器的动态特性？有哪几种分析方法？它们各有哪些性能指标？ 4. 当被测介质温度为t1，测温传感器示值温度为t2时，有下列方程式成立： 当被测介质温度从25℃突然变化到300℃，测温传感器的时间常数τ0=120s ，试确定经过350s 后的动态误差。 5. 已知某传感器属于一阶环节，现用于测量100Hz 的正弦信号。如幅值误差限制在5%以内，则时间常数τ应取多少？若用该传感器测量50Hz 的正弦信号，问此时的幅值误差和相位差为多少？ 第三章 应变式传感器 1.什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 2.试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿办法。 3.什么是直流电桥？若按桥臂工作方式不同，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？ 4．拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，试问： （1） 四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？ （2） 画出相应的电桥电路图。 5. 图示为一直流应变电桥。图中E=4V ，====，试求： ττd dt t t 2021+=1R 2R 3R 4R Ω120
（1） 为金属应变片，其余为外接电阻。当的增量为时，电桥输出电压 （2） ，都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥输出电压 （3） 题（2）中，如果与感受应变的极性相反，且，电桥输出电压 6.一个量程为10kN 的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径为20mm ，内径为18mm ，在其表面粘贴八个应变片，四个沿轴向粘贴，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120Ω，灵敏度为2.0，泊松比为0.3，材料弹性模量Pa E 11101.2?=。要求： ① 绘出弹性元件贴片位置及全桥电路； ② 计算传感器在满量程时各应变片的电阻； ③ 当桥路的供电电压为10V 时，计算电桥负载开路时的输出。 第四章电感式传感器 1. 说明差动变隙电压传感器的主要组成，工作原理和基本特性。 2. 变隙试电感传感器的输入特性与哪些因素有关？怎样改善其非线性？怎样提高其灵敏度？ 3. 差动变压器式传感器有几种结构形式？各有什么特点？ 4. 差动变压器式传感器的等效电路包括哪些元件和参数？各自的含义是什么？ 5. 差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？ 6. 已知变气隙电感传感器的铁芯截面积cm 2，磁路长度1R 1R Ω=?2.11R ?0=U 1R 2R ?0=U 2R 1R Ω=?=?2.121R R ?0=U 5.1=S 20=L
湿敏传感器 一、湿度的表示方法 定义：湿度是指大气中所含的水蒸气量，常用绝对湿度和相对湿度表示。 1、绝对湿度 绝对湿度表示单位体积空气里所含水蒸气的质量。 定义式为 M v V ρ= 式中，M v —待测空气的水蒸气的质量； V —待测空气的体积； ρ—待测空气的绝对湿度，单位为3/g m 或3/mg m 。 2、相对湿度 相对湿度表示空气中所含水蒸气分压和相同温度下的饱和水蒸气分压的百分比，是一个无量纲的值，常用%RH 表示（RH 为相对湿度）。 即 P v =()100%RH P w ?相对湿度 式中，P v —空气温度为t C ?时空气水蒸气分压； P w —空气温度为t C ?时饱和水蒸气分压。 二、湿敏传感器特性参数 湿敏传感器将湿度转换为与其成一定比例关系的电量输出，其特性参数主要有湿度量程、感湿特征量、灵敏度、湿度、温度系数、响应时间、湿滞回差等。 1、湿度量程 在规定的精度内能够测量的最大范围，成为湿度量程。由于各种湿敏传感器的敏感元件所使用的功能材料不同，以及所依据的物理效应或化学反应不同，导致不是所有的敏感元件都能在整个相对湿度范围内（0100%RH ）具有可用的湿度敏感特性。某些湿度敏感元件就只能适用于某一段相对湿度范围，因此有时需要使用多片组合。 2、感湿特性 感湿特性表示湿敏传感器的感湿特征量（电阻）随被测相对湿度变化的规律。一般可从感湿特性曲线上确定湿敏传感器的灵敏度及最佳使用范围。性能良好的市民传感器感湿特曲线，应当在整个相对湿度范围内连续变化，其斜率保持不变， 3、灵敏度 灵敏度是指湿敏传感器输出增量与输入增量之比，它反映被测湿度作单位变化时所引起感湿特征量的变化程度。因此，它对应干事特征曲线的斜率。但是，一般湿敏传感器的特性是非线性的，即在不同的被测湿度下，传感器的灵敏度是不同的。 4、湿度温度系数 湿敏传感器的湿度温度系数是表示感湿特性曲线随环境温度变化而改变的特性参数。在
湿敏传感器在各方面的应用 【引言】ROTRONIC暖通净化工程用温湿度传感器：罗卓尼克公司自1967年开始研发湿度传感器，产品经过多年来的经验积累和技术改进，已经成为全球领先的湿度测量专家。产品具有高精度和高可靠性等特点，具有竞争力的价格及灵活的组合式解决方案，深受诸多用户喜爱，在各种场合得以广泛应用。 ROTRONIC全部产品都在瑞士总部进行研发和制造，工厂拥有一流的校准实验室，ISO9001-2000质量认证。在全球有很多分公司和有丰富经验的代理商。 ROTRONIC自1965年一直致力于温湿度测量产品的研发制造。为了能在多种应用中，以最具竞争力的价格为客户提供更高精度、更灵活的产品，从传感器进入市场以来，ROTRONIC从未间断过对它的改进，并一直采用最佳质材料和最先进的生产技术。ROTRONIC 全部产品都在瑞士总部研发制造(ISO9001:2000)。ROTRONIC公司具备瑞士国家级校准服务SCS实验室(SCS065)和世界顶级的传感器设计专家和团队。直到今天，在市场上所有可以测量和 200°C环境的湿度传感器中，传感器仍有着最为广泛的应用。作为具有多年经验的湿度测量专家，ROTRONIC为客户提供最佳性能的OEM产品和最高性价比的温湿度解决方案，同时也为客户提供维修和校准服务。同时ROTRONIC正为未来的传感器市场份额奋斗、打拼。 【工作原理介绍】一、工作原理 湿敏随着时代的发展，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。 1 湿度传感器的分类及感湿特点湿度传感器，分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为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。 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： 1.1 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。 1.2 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。 1.3 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。必须是交流电供电。 1.4 互换性，目前湿度传感器普遍存在着互换性差的现象，同一型号的传感器不能互换，严重影响了使用效果，给维修、调试增加了困难，有些厂家在这方面作出了种种努力，（但
悬赏分：20 - 解决时间：2010-5-25 22:13 湿度传感器原理 提问者：YLQ - 二级 最佳答案 湿度传感器原理 湿度传感器 2009-04-29 20:50:36 阅读991 评论0 字号：大中小 湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。 湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。 湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。 电子式湿敏传感器的准确度可达2-3%RH，这比干湿球测湿精度高。 湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。这方面没有干湿球测湿方法好。下面对各种湿度传感器进行简单的介绍。 1、氯化锂湿度传感器 （1）电阻式氯化锂湿度计 第一个基于电阻-湿度特性原理的氯化锂电湿敏元件是美国标准局的研制出来的。这种元件具有较高的精度，同时结构简单、价廉，适用于常温常湿的测控等一系列优点。 氯化锂元件的测量范围与湿敏层的氯化锂浓度及其它成分有关。单个元件的有效感湿范围一般在20％RH 以内。例如％的浓度对应的感湿范围约为（80～100）％RH ，％的浓度对应范围是（60～80）％RH 等。由此可见，要测量较宽的湿度范围时，必须把不同浓度的元件组合在一起使用。可用于全量程测量的湿度计组合的元件数一般为5个，采用元件组合法的氯化锂湿度计可测范围通常为（15～100）％RH，国外有些产品声称其测量范围可达（2 ～100）%RH 。 （2）露点式氯化锂湿度计 露点式氯化锂湿度计是由美国的 Forboro 公司首先研制出来的，其后我国和许多国家都做了大量的研究工作。这种湿度计和上述电阻式氯化锂湿度计形式相似，但工作原理却完全不同。简而言之，它是利用氯化锂饱和水溶液的饱和水汽压随温度变化而进行工作的。 2、碳湿敏元件 碳湿敏元件是美国的和于1942年首先提出来的，与常用的毛发、肠衣和氯化锂等探空元件相比，碳湿敏元件具有响应速度快、重复性好、无冲蚀效应和滞后环窄等优点，因之令人瞩目。我国气象部门于70年代初开展碳湿敏元件的研制，并取得了积极的成果，其测量不确定度不超过±5％RH ，时间常数在正温时为2～3s，滞差一般在7％左右，比阻稳定性亦较好。 3、氧化铝湿度计
传感器原理及工程应用 题目：气敏传感器 系部： 专业： 班级： 姓名： 学号： 年月日
摘要 气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12）的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。 它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。 一、气敏传感器工作原理 气体传感器的测试原理如图1所示。将气体传感器RS和固定采样电阻R1 进行串联分压,测得总回路电压Ui、采集R1两端电压Uo,并通过公式RS=(Ui/Uo-1)*R1 就可以计算出气体传感器的电阻值。当气体传 感器检测不同浓度的待测气体时,其电阻值会 发生一定的变化,通过动态检测这一变化,就可 以获得响应时间、恢复时间、感应前后的电阻 值、灵敏度等参数。其中,RH是加热电阻。 二、所用到的气敏元件 气体敏感元件，大多是以金属氧化物半导体为基础材料。当被测气体在该半导体表面吸附后，引起其电学特性(例如电导率)发生变化。流行的定性模型是：原子价控制模型、表面电荷层模型、晶粒间界势垒模型。
1、半导体气敏元件的特性参数 （1）气敏元件的电阻值 将电阻型气敏元件在常温下洁净空气中的电阻值，称为气敏元件(电阻型)的固有电阻值，表示为Ra。一般其固有电阻值在(103～105)Ω范围。 测定固有电阻值Ra时, 要求必须在洁净空气环境中进行。由于经济地理环境的差异，各地区空气中含有的气体成分差别较大，即使对于同一气敏元件，在温度相同的条件下，在不同地区进行测定，其固有电阻值也都将出现差别。因此，必须在洁净的空气环境中进行测量。 （2）气敏元件的灵敏度 是表征气敏元件对于被测气体的敏感程度的指标。它表示气体敏感元件的电参量（如电阻型气敏元件的电阻值）与被测气体浓度之间的依从关系。表示方法有三种 （a）电阻比灵敏度K （b）气体分离度 RC1—气敏元件在浓度为Cc的被测气体中的阻值： RC2—气敏元件在浓度为C2的被测气体中的阻值。通常，C1>C2 （c）输出电压比灵敏度KV Va:气敏元件在洁净空气中工作时，负载电阻上的电压输出； Vg:气敏元件在规定浓度被测气体中工作时，负载电阻的电压输出 （3）气敏元件的分辨率 表示气敏元件对被测气体的识别（选择）以及对干扰气体的抑制能力。 气敏元件分辨率S表示为 Va—气敏元件在洁净空气中工作时，负载电阻上的输出电压；Vg—气敏元件在规定浓度被测气体中工作时，负载电阻上的电压 Vgi—气敏元件在i种气体浓度为规定值中工作时，负载电阻的电压 （4）气敏元件的响应时间 表示在工作温度下，气敏元件对被测气体的响应速度。一般从气敏元件与一定浓度的被测气体接触时开始计时，直到气敏元件的阻值达到在此浓度下的稳定电阻值的63%时为止，所需时间称为气敏元件在此浓度下的被测气体中的响应时间，通常用符号tr表示。 （5）气敏元件的加热电阻和加热功率 气敏元件一般工作在200℃以上高温。为气敏元件提供必要工作温度的加热电路的电阻(指加热器的电阻值)称为加热电阻，用RH表示。直热式的加热电阻值一般小于5Ω；旁热式的加热电阻大于20Ω。气敏元件正常工作所需的加热电路功率，称为加热功率，用PH表示。一般在(0.5～2.0)W范围。 （6）气敏元件的恢复时间 表示在工作温度下,被测气体由该元件上解吸的速度,一般从气敏元件脱离被测气体时开始计时,直到其阻值恢复到在洁净空气中阻值的63%时所需时间。 2、烧结型SnO2气敏元件 SnO2系列气敏元件有烧结型、薄膜型和厚膜型三种。烧结型应用最广泛性。其敏感体用粒径很小(平均粒径≤1μm)的SnO2粉体为基本材料，根据需要添加不同的添加剂，混合均匀作为原料。主要用于检测可燃的还原性气体，其工作温度约300℃。根据加热方式，分为直接加热式和旁热式两种。
湿度传感器的原理及其应用随着时代的发展，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、湿度传感器的分类及感湿特点 湿度传感器，分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为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。 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戈％± 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（20C ±10C）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 0.2~0.8%RH/ C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 C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。必须是交流电供电。 4、互换性 目前，湿度传感器普遍存在着互换性差的现象，同一型号的传感器不能互换，严重影响了使用效果，给维修、调试增加了困难，有些厂家在这方面作出了种种努力，（但互换性仍很差）取得了较好效果。 5、湿度校正 校正湿度要比校正温度困难得多。温度标定往往用一根标准温度计作标准即可，而湿度的标定标准较难实现，干湿球温度计和一些常见的指针式湿度计是不能用来作标定的，精度无法保证，因其要求环境条件非常严格，一般情况，（最好在湿度环境适合的条件下）在缺乏完善的检定设备时，通常用简单的饱和盐溶液检定法，并测量其温度。 二、对湿度传感器性能作初步判断的几种方法在湿度传感器实际标定困难的情况下，可以通过一些简便的方法进行湿度传感器性能判断与检查。 1、一致性判定，同一类型，同一厂家的湿度传感器产品最好一次购买两支以上，越多越说明问题，放在一起通电比较检测输出值，在相对稳定的条件下，观察测试的一致性。若进一步检测，可在24h 内间隔一段时间记录，一天内一般都有高、中、低 3 种湿度和温度情况，可以较全面地观察产品的一致性和稳定性，包括温度补偿特性。