湿度传感器类型及其特点

　　湿度传感器的定义式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。近年来,国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展,为开发新一代湿度/温度测控系统创造了有利条件,也将湿度测量技术提高到新的水平。
　　
　　湿度传感器原理
　　
　　湿敏元件是zui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。
　　
　　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。
　　
　　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~±5RH，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~±3RH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1RH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0.2~0.8RH/℃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，（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。
　　
　　性能判断方法
　　
　　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。
　　
　　2、用嘴呵气或利用其它加湿手段对传感器加湿，观察其灵敏度、重复性、升湿脱湿性能，以及分辨率，产品的zui高量程等。
　　
　　3、对产品作开盒和关盒两种情况的测试。比较是否一致，观察其热效应情况。
　　
　　4、对产品在高温状态和低温状态（根据说明书标准）进行测试，并恢复到正常状态下检测和实验前的记录作比较，考查产品的温度适应性，并观察产品的一致性情况。
　　
　　产品的性能zui终要依据质检部门正规完备的检测手段。利用饱和盐溶液作标定，也可使用产品作比对检测，产品还应进行长期使用过程中的长期标定才能较全面地判断湿度传感器的质量。
　　
　　注意事项
　　
　　湿度传感器是非密封性的，为保护测量的准确度和稳定性，应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。也避免在粉尘较大的环境中使用。为正确反映欲测空间的湿度，还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处。如果被测的房间太大，就应放置多个传感器。
　　
　　有的湿度传感器对供电电源要求比较高，否则将影响测量精度.或者传感器之间相互干扰，甚至无法工作。使用时应技要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。
　　
　　传感器需要进行远距离信号传输时，要注意信号的衰减问题。当传输距离超过200m以上时，建议选用频率输出信号的湿度传感器。
　　
　　由于湿敏元件都存在一定的分散性，无论进口或国产的传感器都需逐支调试标定。大多数在更换湿敏元件后需要重新调试标定，对于测量精度比较高的湿度传感器尤其重要。