濕度傳感器分類(lèi)及感濕特點(diǎn)

隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，科研、農業(yè)、暖通、紡織、機房、航空航天、電力等工業(yè)部門(mén)，越來(lái)越需要采用濕度傳感器，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越業(yè)越高，對環(huán)境溫、濕度的控制以及對工業(yè)材料水份值的監測與分析都已成為比較普遍的技術(shù)條件之一。濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測量屬于90年代興起的行業(yè)。如何使用好濕度傳感器，如何判斷濕度傳感器的性能，這對一般用戶(hù)來(lái)講，仍是一件較為復雜的技術(shù)問(wèn)題。

一、濕度傳感器的分類(lèi)及感濕特點(diǎn)

　濕度傳感器，分為電阻式和電容式兩種，產(chǎn)品的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕膜�？諝庵械乃�蒸汽吸附于感濕材料后，元件的阻抗、介質(zhì)常數發(fā)生很大的變化，從而制成濕敏元件。

國內外各廠(chǎng)家的濕度傳感器產(chǎn)品水平不一，質(zhì)量?jì)r(jià)格都相差較大，用戶(hù)如何選擇性能價(jià)格比最優(yōu)的理想產(chǎn)品確有一定難度，需要在這方面作深入的了解。濕度傳感器具有如下特點(diǎn)：

1、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。

2、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，其溫度系數一般在0.2~0.8%RH/℃范圍內，而且有的濕敏元件在不同的相對濕度下，其溫度系數又有差別。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。

3、濕度傳感器的供電

　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。

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。

5、濕度校正　

校正濕度要比校正溫度困難得多。溫度標定往往用一根標準溫度計作標準即可，而濕度的標定標準較難實(shí)現，干濕球溫度計和一些常見(jiàn)的指針式濕度計是不能用來(lái)作標定的，精度無(wú)法保證，因其要求環(huán)境條件非常嚴格，一般情況，（最好在濕度環(huán)境適合的條件下）在缺乏完善的檢定設備時(shí)，通常用簡(jiǎn)單的飽和鹽溶液檢定法，并測量其溫度。

二、對濕度傳感器性能作初步判斷的幾種方法

在濕度傳感器實(shí)際標定困難的情況下，可以通過(guò)一些簡(jiǎn)便的方法進(jìn)行濕度傳感器性能判斷與檢查　

1、一致性判定，同一類(lèi)型，同一廠(chǎng)家的濕度傳感器產(chǎn)品最好一次購買(mǎi)兩支以上，越多越說(shuō)明問(wèn)題，放在一起通電比較檢測輸出值，在相對穩定的條件下，觀(guān)察測試的一致性。若進(jìn)一步檢測，可在24h內間隔一段時(shí)間記錄，一天內一般都有高、中、低3種濕度和溫度情況，可以較全面地觀(guān)察產(chǎn)品的一致性和穩定性，包括溫度補償特性。

2、用嘴呵氣或利用其它加濕手段對傳感器加濕，觀(guān)察其靈敏度、重復性、升濕脫濕性能，以及分辨率，產(chǎn)品的最高量程等。

3、對產(chǎn)品作開(kāi)盒和關(guān)盒兩種情況的測試。比較是否一致，觀(guān)察其熱效應情況。

4、對產(chǎn)品在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)（根據說(shuō)明書(shū)標準）進(jìn)行測試，并恢復到正常狀態(tài)下檢測和實(shí)驗前的記錄作比較，考查產(chǎn)品的溫度適應性，并觀(guān)察產(chǎn)品的一致性情況。

產(chǎn)品的性能最終要依據質(zhì)檢部門(mén)正規完備的檢測手段。利用飽和鹽溶液作標定，也可使用名牌產(chǎn)品作比對檢測，產(chǎn)品還應進(jìn)行長(cháng)期使用過(guò)程中的長(cháng)期標定才能較全面地判斷濕度傳感器的質(zhì)量。

三、對市場(chǎng)上濕度傳感器產(chǎn)品的幾點(diǎn)分析

國內市場(chǎng)上出現了不少?lài)鴥韧鉂穸葌鞲衅鳟a(chǎn)品，電容式濕敏元件較為多見(jiàn)，感濕材料種類(lèi)主要為高分子聚合物，氯化鋰和金屬氧化物。

　電容式濕敏元件的優(yōu)點(diǎn)在于響應速度快、體積小、線(xiàn)性度好、較穩定，國外有些產(chǎn)品還具備高溫工作性能。但是達到上述性能的產(chǎn)品多為國外名牌，價(jià)格都較昂貴。市場(chǎng)上出售的一些電容式濕敏元件低價(jià)產(chǎn)品，往往達不到上述水平，線(xiàn)性度、一致性和重復性都不甚理想，30%RH以下，80%RH以上感濕段變形嚴重。有些產(chǎn)品采用單片機補償修正，使濕度出現"階躍"性的跳躍，使精度降低，出現一致性差、線(xiàn)性差的缺點(diǎn)。無(wú)論高檔次或低檔次的電容式濕敏元件，長(cháng)期穩定性都不理想，多數長(cháng)期使用漂移嚴重，濕敏電容容值變化為pF級，1%RH的變化不足0.5pF，容值的漂移改變往往引起幾十RH%的誤差，大多數電容式濕敏元件不具備40℃以上溫度下工作的性能，往往失效和損壞。

電容式濕敏元件抗腐蝕能力也較欠缺，往往對環(huán)境的潔凈度要求較高，有的產(chǎn)品還存在光照失效、靜電失效等現象，金屬氧化物為陶瓷濕敏電阻，具有濕敏電容相同的優(yōu)點(diǎn)，但塵埃環(huán)境下，陶瓷細孔被封堵元件就會(huì )失效，往往采用通電除塵的方法來(lái)處理，但效果不夠理想，且在易燃易爆環(huán)境下不能使用，氧化鋁感濕材料無(wú)法克服其表面結構"天然老化"的弱點(diǎn)，阻抗不穩定，金屬氧物陶瓷濕敏電阻也同樣存在長(cháng)期穩定性差的弱點(diǎn)。

　氯化鋰濕敏電阻，具有最突出的優(yōu)點(diǎn)是長(cháng)期穩定性極強，因此通過(guò)嚴格的工藝制作，制成的儀表和傳感器產(chǎn)品可以達到較高的精度，穩定性強是產(chǎn)品具備良好的線(xiàn)性度、精密度及一致性，是長(cháng)期使用壽命的可靠保證。氯化鋰濕敏元件的長(cháng)期穩定性其它感濕材料尚無(wú)法取代。