传感器与检测技术课件第七章气敏、湿度、水份传感器2.ppt

高分子物质的电阻R与含水率M之间，一般情况下有如右图那样的关系。在区域I的范围内，随着水分的增加，电阻R呈对数地减少。因此，通过测定电阻值，就能测定水分。 1.工作原理 高分子物质的电阻R与 含水率M之间的关系 第三节 水份传感器 1.工作原理 右图为一个实用化的直接测量电阻R的电路原理。为了测定试样电阻，从而得到水分含量，必须通过标准试样预先进行水分分级，求出其电阻值，再用干燥法求出与水分含量的关系曲线。由于电阻与试样的温度密切相关，所以应对测定结果进行温度修正 测量电路原理 第三节 水份传感器 1.工作原理 各种探头形状 第三节 水份传感器 第七章 气敏、湿敏、水份传感器 第二节 湿敏传感器 湿度传感器是能够感受外界湿度变化，并通过湿敏材料的物理或化学性质变化将湿度大小转化为电信号的器件。 现在湿度检测已广泛应用与工业、农业国防、科技、生活等各个领域。 许多储物仓库湿度超过一定程度，物品易发生霉变或变质；居室湿度希望适中；纺织厂要求车间的湿度保持在60%~70%RH；农业生产中的温室育苗、食用菌培养、水果保鲜等都需要对湿度进行检测和控制。 一、相对湿度和绝对湿度 1. 绝对湿度 单位体积空气内所含的水汽的质量，也就是空气中水汽的 密度。严格指在一定温度和压力下，单位空间所含水蒸气 的绝对含量或浓度。一般用一立方米空气中所含水蒸汽的 克数来表示： 式中，mV为待测空气中水汽的质量，单位g; V为待测空气的总体积，单位为m3 一、相对湿度和绝对湿度 1. 绝对湿度 绝对湿度也可用水的蒸汽压表示。设空气水气密度为ρV， 根据理想气体的状态方程，得： 式中，M——水气的摩尔质量； R——摩尔气体常数 pV——蒸气压力 T——热力学温度 一、相对湿度和绝对湿度 2. 相对湿度 在许多与大气湿度有关的现象中，如农作物的生长、有机 物的发霉、人的干湿感觉等都与大气的绝对湿度没有任何关系， 而主要与大气中的水气离饱和状态的远近程度有关。所谓饱和 状态是指在某一压力、温度下，大气中的水气含量的最大值。 若大于此值，其中的一部分水气必然凝结成水滴，而使水气密 度保持在饱和状态。气温越低，饱和压强越小。 一、相对湿度和绝对湿度 2. 相对湿度 通常把被测气体中实际所含水气压力和该气体在相同温度 下饱和水蒸气压的百分比称为相对湿度。 一般用符号%RH（Relative Humidity）表示，无量纲。 一般使用的湿度量程为0~100%RH。 PW为待测空气温度为T时的水气分压 PN为相同温度下饱和水气的分压 一、相对湿度和绝对湿度 3. 露点 降低温度可以使原先未饱和的水气变成饱和水气而产生结 露现象。露点就是指：使大气中原来所含有的未饱和水气变成 饱和水气所必须降低达到的温度值。 因此只要测出露点就可以通过查表得到当时大气的绝对湿 度。这种方法也可以用来标定湿敏电阻传感器。 露点与农作物的生长有很大关系；结露也严重影响电子仪 器的正常工作，必须予以注意。 氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解，离子导电率发生变化而制成的测湿元件。它的结构是在条状绝缘基片的两面，用化学沉积或真空蒸渡的方法作上电极，再沉渍一定配方的氯化锂-聚乙烯醇混合溶液，经一定时间的老化处理，即可制成湿敏电阻传感元件。 二、氯化锂湿敏元件 在氯化锂（LiCl）溶液中，Li和Cl均以正负离子的形式存在，而Li＋对水分子的吸引力强，离子水合程度高，其溶液中的离子导电能力与浓度成正比。 当溶液置于一定温湿场中，若环境相对湿度高，溶液将吸收水分，使浓度降低，因此，其溶液电阻率增高。反之，环境相对湿度变低时，则溶液浓度升高，其电阻率下降，从而实现对湿度的测量。氯化锂湿敏元件的电阻—湿度特性曲线如图示。 二、氯化锂湿敏元件 二、氯化锂湿敏元件 图7-18 相对湿度计原理框图 4 3 2 5 三、半导体湿敏元件 制造半导体陶瓷敏元件的材料，主要是不同类型的金属氧化物 负特性湿敏半导瓷 Fe3O4半导瓷的正湿敏特性 三、半导体湿敏元件 由于水分子中的氢原子具有很强的正电场，当水在半导 瓷表面吸附时，就有可能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，将吸引更多的空穴到达其表面，其表面层的电 阻下降 　 1. 负特性湿敏半导体陶瓷的导电机理 若该半导瓷为Ｎ型，则由于水分子的附着使表面电势下降，如果表面电势下降较多，不仅使表面层的电子耗尽， 同时吸引更多的空穴达到表面层，有可