濕度傳感器選型

測量范圍

和測量重量、溫度一樣，選擇濕度傳感器首先要確定測量范圍。除了氣象、科研部門(mén)外，搞溫、濕度測控的一般不需要全濕程（0-100%RH）測量。在當今的信息時(shí)代，傳感器技術(shù)與計算機技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)緊密結合著(zhù)。測量的目的在于控制，測量范圍與控制范圍合稱(chēng)使用范圍。當然，對不需要搞測控系統的應用者來(lái)說(shuō)，直接選擇通用型濕度儀就可以了。

測量精度

和測量范圍一樣，測量精度同是傳感器最重要的指標。每提高—個(gè)百分點(diǎn)．對傳感器來(lái)說(shuō)就是上一個(gè)臺階，甚至是上一個(gè)檔次。因為要達到不同的精度，其制造成本相差很大，售價(jià)也相差甚遠。例如進(jìn)口的1只廉價(jià)的濕度傳感器只有幾美元，而1只供標定用的全濕程濕度傳感器要幾百美元，相差近百倍。所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求高、精、尖。

生產(chǎn)廠(chǎng)商往往是分段給出其濕度傳感器的精度的。如中、低濕段（0一80%RH）為±2%RH，而高濕段（80—100%RH）為±4%RH。而且此精度是在某一指定溫度下（如25℃）的值。如在不同溫度下使用濕度傳感器．其示值還要考慮溫度漂移的影響。眾所周知，相對濕度是溫度的函數，溫度嚴重地影響著(zhù)指定空間內的相對濕度。溫度每變化0.1℃。將產(chǎn)生0.5%RH的濕度變化（誤差）。使用場(chǎng)合如果難以做到恒溫，則提出過(guò)高的測濕精度是不合適的。因為濕度隨著(zhù)溫度的變化也漂忽不定的話(huà)，奢談測濕精度將失去實(shí)際意義。所以控濕首先要控好溫，這就是大量應用的往往是溫濕度—體化傳感器而不單純是濕度傳感器的緣故。

多數情況下，如果沒(méi)有精確的控溫手段，或者被測空間是非密封的，±5%RH的精度就足夠了。對于要求精確控制恒溫、恒濕的局部空間，或者需要隨時(shí)跟蹤記錄濕度變化的場(chǎng)合，再選用±3%RH

以上精度的濕度傳感器。與此相對應的溫度傳感器．其測溫精度須足±0.3℃以上，起碼是±0.5℃的。而精度高于±2%RH的要求恐怕連校準傳感器的標準濕度發(fā)生器也難以做到，更何況傳感器自身了。國家標準物質(zhì)研究中心濕度室的文章認為：相對濕度測量?jì)x表，即使在20—25℃下，要達到2%RH的準確度仍是很困難的。

濕度傳感器工作原理

濕敏元件是最簡(jiǎn)單的濕度傳感器。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類(lèi)。濕敏電阻的特點(diǎn)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(shí)，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、酪酸醋酸纖維等。當環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數發(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。

濕度傳感器注意事項

濕度傳感器是非密封性的，為保護測量的準確度和穩定性，應盡量避免在酸性、堿性及含有機溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環(huán)境中使用。為正確反映欲測空間的濕度，還應避免將傳感器安放在離墻壁太近或空氣不流通的死角處。如果被測的房間太大，就應放置多個(gè)傳感器。

有的濕度傳感器對供電電源要求比較高，否則將影響測量精度．或者傳感器之間相互干擾，甚至無(wú)法工作。使用時(shí)應技要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。

傳感器需要進(jìn)行遠距離信號傳輸時(shí)，要注意信號的衰減問(wèn)題。當傳輸距離超過(guò)200m以上時(shí)，建議選用頻率輸出信號的濕度傳感器。

由于濕敏元件都存在一定的分散性，無(wú)論進(jìn)口或國產(chǎn)的傳感器都需逐支調試標定。大多數在更換濕敏元件后需要重新調試標定，對于測量精度比較高的濕度傳感器尤其重要。

濕度傳感器現在正在被廣泛應用，濕度傳感器能夠很好的監控環(huán)境中濕度，在食品保護，環(huán)境檢測等方面有著(zhù)重要的應用，我們在使用濕度傳感器的時(shí)候應該充分了解濕度傳感器的結構已經(jīng)在使用過(guò)程中的一些注意事項。

濕度傳感器的形式不是很多，但是不管是什么樣的濕度傳感器在使用過(guò)程中還是要注意以上幾個(gè)細節問(wèn)題，不僅僅是濕度傳感器所有的傳感器在使用過(guò)程中都有它的注意事項，我們在使用的時(shí)候應該首先閱讀使用說(shuō)明書(shū)已經(jīng)和廠(chǎng)家咨詢(xún)相關(guān)的問(wèn)題，才能更好的使用。

四個(gè)方面濕度傳感器好壞檢測

1、濕度傳感器的溫度系數

濕敏元件除對環(huán)境濕度敏感外，對溫度亦十分敏感，溫度每變化0.1℃。將產(chǎn)生0.5%RH的濕度變化（誤差）。使用場(chǎng)合如果難以做到恒溫，則提出過(guò)高的測濕精度是不合適的。有的濕敏元件在不同的相對濕度下，其溫度系數又有差別。多數情況下，如果沒(méi)有精確的控溫手段，或者被測空間是非密封的，±5%RH的精度就足夠了。對于要求精確控制恒溫、恒濕的局部空間，或者需要隨時(shí)跟蹤記錄濕度變化的場(chǎng)合，再選用±3%RH以上精度的濕度傳感器。溫漂非線(xiàn)性，這需要在電路上加溫度補償式。采用單片機軟件補償，或無(wú)溫度補償的濕度傳感器是保證不了全溫范圍的精度的，濕度傳感器溫漂曲線(xiàn)的線(xiàn)性化直接影響到補償的效果，非線(xiàn)性的溫漂往往補償不出較好的效果，只有采用硬件溫度跟隨性補償才會(huì )獲得真實(shí)的補償效果。濕度傳感器工作的溫度范圍也是重要參數。多數濕敏元件難以在40℃以上正常工作。

2、精度和長(cháng)期穩定性

濕度傳感器的精度應達到±2%~±5%RH，達不到這個(gè)水平很難作為計量器具使用，濕度傳感器要達到±2%~±3%RH的精度是比較困難的，通常產(chǎn)品資料中給出的特性是在常溫（20℃±10℃）和潔凈的氣體中測量的。在實(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時(shí)間一長(cháng)，會(huì )產(chǎn)生老化，精度下降，濕度傳感器的精度水平要結合其長(cháng)期穩定性去判斷，一般說(shuō)來(lái)，長(cháng)期穩定性和使用壽命是影響濕度傳感器質(zhì)量的頭等問(wèn)題，年漂移量控制在1%RH水平的產(chǎn)品很少，一般都在±2%左右，甚至更高。

3、濕度傳感器的供電

有的濕度傳感器對供電電源要求比較高，否則將影響測量精度?；蛘邆鞲衅髦g相互干擾，甚至無(wú)法工作。金屬氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化鋰等濕敏材料施加直流電壓時(shí)，會(huì )導致性能變化，甚至失效，所以這類(lèi)濕度傳感器不能用直流電壓或有直流成份的交流電壓。

必須是交流電供電。使用時(shí)應按照技術(shù)要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。傳感器需要進(jìn)行遠距離信號傳輸時(shí)，要注意信號的衰減問(wèn)題。當傳輸距離超過(guò)200m以上時(shí)，建議選用頻率輸出信號的濕度傳感器。

4、互換性

目前，濕度傳感器普遍存在著(zhù)互換性差的現象，同一型號的傳感器不能互換，嚴重影響了使用效果，給維修、調試增加了困難，有些廠(chǎng)家在這方面作出了種種努力，（但互換性仍很差）取得了較好效果。

3種濕度傳感器應用電路

1、直讀式濕度計的應用電路

直讀式濕度計電路如圖1所示，其中RH為氯化錘濕敏電阻器，氯化錘是一種吸濕鹽類(lèi)，氯化錘濕敏電阻器是一種新型濕敏電阻器，屬水分子親和力型濕敏元件，它采用真空鍍膜工藝在玻璃片上鍍上一層梳狀金電極，然后在電極上涂上一層由氯化錘和聚氯乙烯醇等配制的感濕膜。由于聚氯乙烯醇是一種粘合性很強的多孔性物質(zhì)，它與氯化錘結合后，水分子會(huì )很容易在感濕膜中吸附或釋放，從而使濕敏電阻器的電阻值發(fā)生迅速的變化。為了提高濕敏電阻器的抗污染能力，還在濕敏電阻表面涂敷一層多孔性保護膜。

對于一種配方的濕敏電阻，其測試濕度的范圍相當狹窄。要求濕度測量范圍較大時(shí)，需要將多個(gè)濕敏電阻器組合使用，其測量范圍才能達到20%～80%RH。由VT1、VT2和T1等組成測濕電橋的電源，其振蕩頻率為250～1000Hz。電橋的輸出信號經(jīng)變壓器T2、C3耦合到VT3，經(jīng)VT3放大后的信號由VD1～VD4橋式整流后輸入微安表，指示出由于相對濕度的變化而引起電流的改變。經(jīng)標定并把濕度刻劃在微安表表盤(pán)上，就成為一個(gè)簡(jiǎn)單而實(shí)用的直讀式濕度計了。

2 電容型濕度傳感器的應用電路

電容型濕度傳感器是用高分子材料的濕敏元件作為敏感元件，它利用有機高分子材料的吸濕性能與膨潤性能制成的，屬水分子親和力型濕敏元件，吸濕后，介電常數發(fā)生明顯變化的高分子電介質(zhì)，可做成電容式濕敏元件。常用的高分子材料是醋酸纖維素、尼龍和硝酸纖維素等。高分子濕敏元件的薄膜做得極薄，一般約5000埃，使元件易于很快的吸濕與脫濕，減少了滯后誤差，響應速度快。這種濕敏元件的缺點(diǎn)是不宜用于含有機溶媒氣體的環(huán)境，元件也不能耐80度以上的高溫。電容型濕度傳感器的應用電路圖2所示。它由兩個(gè)時(shí)基電路IC1、IC2組成，556為雙時(shí)基電路即兩個(gè)555多諧振蕩器，IC1及外圍元件組成多諧振蕩器，主要產(chǎn)生觸發(fā)IC2的脈沖，IC2和電容型濕敏元件及外圍元件組成可調寬的脈沖發(fā)生器，其脈沖寬度將取決于濕敏元件的電容值的大小，而濕敏元件的電容值的大小決定于空氣中的相對濕度，調寬脈沖從IC2的⑨腳輸出，經(jīng)R5、C3濾波后成為直流信號輸出。輸出電壓的大小正比于空氣的相對濕度，其靈敏度為2mV/%RH。

3 線(xiàn)性頻率輸出式濕度傳感器的應用電路

線(xiàn)性頻率輸出式濕度傳感器HS1100/1101是基于獨特工藝設計的電容元件，具有可靠性高、穩定性好、反應時(shí)間快等優(yōu)點(diǎn)，可用于線(xiàn)性電壓或頻率輸出回路當中。采用HS1100/1101的頻率輸出特性，實(shí)現對環(huán)境相對濕度的測量。線(xiàn)性頻率輸出式濕度傳感器測量電路如圖3所示，電源電壓范圍是UCC =+3.5~12V。利用一片CMOS定時(shí)器TLC555，配上HS1100/1101和電阻R2、R4構成單穩態(tài)電路，將相對濕度轉換成頻率信號。輸出頻率范圍是7351~6033Hz，所對應的相對濕度為0%～100%。當RH=55%時(shí)，f =6660Hz。輸出頻率信號可送至數字頻率計或單片機系統，測量并顯示出相對濕度值。3R為輸出端的限流電阻，起保護作用。555電路的非平衡電阻R1作為內部溫度補償用，應具有1%的精度，目的是為了引入溫度效應，使它與HS1100/1101的溫度效應相匹配。由于不同型號的555的內部溫度補償有所不同，所以R1的值必須與特定的芯片相匹配。R3為輸出端的限流電阻，起保護作用。

濕度傳感器發(fā)展趨勢

在工農業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門(mén)，經(jīng)常需要對環(huán)境濕度進(jìn)行測量及控制。但在常規的環(huán)境參數中，濕度是最難準確測量的一個(gè)參數。用干濕球濕度計或毛發(fā)濕度計來(lái)測量濕度的方法，早已無(wú)法滿(mǎn)足現代科技發(fā)展的需要。這是因為測量濕度要比測量溫度復雜的多，溫度是個(gè)獨立的被測量，而濕度卻受其他因素（大氣壓強、溫度）的影響。此外，濕度的標準也是一個(gè)難題。國外生產(chǎn)的濕度標定設備價(jià)格十分昂貴。