检测技术 教学课件 作者 卜云峰 主编 第九章 湿敏传感器.pptVIP

一、湿度的表示方法和单位 湿度是指大气中的水蒸气含量。 表示方法：通常用绝对湿度、相对湿度、露点等。 1.绝对湿度（水汽浓度、水汽密度）：是指单位体积空气中所含水蒸气的质量，即空气中水蒸气的密度。 表示：可用kg／m3。 绝对湿度还可以用水的蒸气压来表示。 3.露点 保持压力一定，当待测气体的温度将至某一数值时，该气体中的水蒸气达到饱和状态，开始结露或结霜，此时的温度称为此气体的露点或霜点（℃）。气温和露点的差越小，表示空气越接近饱和。 5.比湿 每千克湿气体中所含水蒸气的质量。 湿度的测量方法 第二节 湿敏传感器性能的主要参数 烧结型半导体陶瓷工作原理 具有多孔结构的多晶体 形成过程中伴有半导体化过程（通过调整配方、进行掺杂，或通过控制烧结气氛来故意造成氧元素过剩或不足而实现半导体化 半导体化的结果是使晶粒中产生大量的载流子—电子或空穴 一方面使晶粒内部的电阻率降低，另一方面又使晶粒之间的界面处形成界面势垒，使得界面处的载流子耗尽而出现耗尽层。因此，晶粒界面的电阻率将远大于晶粒内部的电阻率，并且成为半导体陶瓷材料在通电状态下的主要电阻。当水分子在湿敏半导体陶瓷材料的表面和晶粒界面间吸附时，会使材料表面和晶粒界面处的电阻率发生变化，从而具有湿敏特性 第四节 应用电路 汽车风挡玻璃自动除湿 测湿度电路（HS15） * 第九章 湿敏传感器 第一节 概述 M——水汽的摩尔质量； R——摩尔气体常数； T——绝对温度 空气的水汽密度 对应的水蒸气分压 2.相对湿度:某一被测蒸气压（Pw）与相同温度下的饱和蒸气压（PV）的比值的百分数. 相对湿度表示：%RH 无量纲 当温度和压力变化时，因饱和水蒸气变化，所以，即使气体中水蒸气气压相同，其相对湿度也会发生变化。 绝对湿度给出的是空间内水分的具体含量 相对湿度指出了大气的潮湿程度， 日常生活中所说的空气湿度，实际上就是指相对湿度。 水蒸气分压是将含湿空气看作理想气体混合物时的水蒸气压数值。该量目前不能直接测出，可由“温度与饱和水蒸气压”查出。温度为t（℃），绝对湿度AH与该种含湿空气或气体所含水蒸气分压e之间的关系为： 4．水蒸气分压 6.饱和度 1kg干燥气体中所含水蒸气的量与同温度下1kg气体所能含的饱和水蒸气量的比值 表示：百分比 7.饱和差 气体的水蒸气分压与同温度下饱和水蒸气压的差值，或者其绝对湿度与同温度下饱和状态的湿度之差称为饱和差。 伸缩式湿度计、干湿球湿度计、露点计 伸缩式湿度计：利用毛发、纤维素等物质随湿度变化而伸缩的性质来测量湿度的 干湿球湿度计：根据湿球的通风情况测量湿度，其精度较高，主要用于气象领域 湿敏传感器的技术要求P:144 1．感湿特性曲线 感湿特性曲线是指湿敏传感器的输出量（或称感湿特量）与被测环境湿度间的关系曲线 2．测湿量程 测湿量程是指湿敏传感器能以规定的精度测量的最大范围。 由于各种温敏传感器所采用的功能材料以及传感器作所依据的物理效应和化学反应各不相同，故往往只能一定的湿度范围内才有可供实用的感湿特性和所要求测精度 3．灵敏度 由于大多数湿敏传感器的感湿特性曲线是非线性的，不同的湿度范围内具有不同的斜率。我们常用感湿特性曲线的斜率来定义灵敏度，即灵敏度是输出量增量与输入量增量之比，它反映被测湿度发生单位值变化时所引起的感湿特征量的变化程度。 4．湿度温度系数 湿敏传感器的特性往往随环境的变化而变化，即在不同的环境温度下有不同的感湿特性 5．响应时间 当环境湿度改变时，湿敏传感器完成吸湿或脱湿以及动态平衡（感湿特征量达到稳定值所需要的时间，称为响应时间。感湿特征量的变化滞后于环境湿度的变化，这种现象称为滞后现象。 6．湿滞回线和湿滞回差 湿敏传感器在吸湿和脱湿情况下的特性曲线是不重合的，会形成一条封闭回线。湿敏传感器的这种性质称为湿滞特性，图中的回线称为湿滞回线。 湿敏传感器处于吸湿和脱湿两种情况下，当输出相同的感湿特征量时所对应的环境湿度的最大差值称为湿滞回差。很显然，希望湿敏传感器的湿滞回差越小越好。 湿滞回线 响应时间 7．电压特性 由于直流电压会造成水分子的电解，会导致电导率随时间下降，故测试电压应采用交流电压。湿敏传感器的电压特性是指感湿特征量与外加交流电压之间的关系。当所加交流电压较大时，会产生较大热量，进而对湿敏传感器的特性产生较大影响。 一、陶瓷湿敏元件 感湿陶瓷 MgCr2O4-TiO2 加热器 加热器 二氧化钌电极 引出线 ZnO-Cr2O3湿敏电阻 1.陶瓷湿敏电阻结构 第三节 湿敏元件 分类(湿敏半导体陶瓷的电阻随湿度的规律） 负感湿特性：电阻值随湿度的增