项目9.2 湿度传感器.ppt

传感器与检测技术 哈尔滨工程大学出版社 项目九 气体与湿度传感器 项目二　气体与湿度传感器 【学习目标】 ◆掌握气体传感器的分类及应用 ； ◆掌握湿度的表示方法 ； ◆掌握湿度传感器的原理、分类及应用 。 项目二　气体与湿度传感器 任务一 气体传感器 任务二 湿度传感器 任务一 气体传感器 气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置，主要用于易燃、易爆气体如H2、煤矿瓦斯、天然气、液化石油气等，及有毒气体如CO、氟里昂、氨气等的检测。在民用、航空、船舶、机械、建筑等行业里获得广泛应用。 通过简易家用气体报警器、有害气体鉴别、报警与控制电路、矿灯瓦斯报警器的电路设计了解气体传感器在实际生活及生产中的应用及工作原理。 通过设计酒精检测报警器、烟雾报警器电路，加深了解气体传感器实际应用。 2．电阻型气敏器件结构特征 9.1.1半导体传感器 电阻型气敏传感器外形结构 2．红外气体分析仪 9.1.3红外线传感器 某红外线气体分析仪的结构原理图 1一镍铬加热丝 2一红外光源 3一同步电动机 4一切光片 5一滤波气室 6一标淮气室 7一测量气室 8一信号处理电路与指示装置 任务二湿度传感器 工业生产过程中常要求自动检测和控制原材料或成品中的含水量以及空气(或气体)中的含水量，统称为湿度检测。湿度传感器，是能够感受外界湿度变化，并通道湿敏元件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，广泛应用于工业、农业、国防、科技、生活等各个领域。 通过房间湿度计、湿度控制、土壤湿度测量电路，了解湿度传感器在日常生活和生产中实际应用与工作原理。 通过设计下雨报警器，加深了解湿度传感器的实际应用。 湿度是指大气中的水蒸气含量多少的物理量，常采用绝对湿度、相对湿度和露点三种方法表示。 绝对湿度指单位体积空气内所含水汽的质量，也就是指空气中水汽的密度，严格的是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，用符号AH表示，单位(g／m3)。一般用1 m3空气中所含水汽的克数表示，即 式中mv为待测空气中水汽的质量(g)；V为待测空气的总体积(m3)；AH为待测空气的绝对湿度(g／m3)。 9.2.1湿度及其表示方法 1．绝对湿度 相对湿度是被测气体中，实际所含水汽蒸气压和该气体在相同温度下饱和水蒸气压的百分比，一般用％RH符号表示(RH为Relative Humidity的缩写)，无量纲。一般使用的湿度量程为（0-100）％RH。相对湿度给出了大气中所含水蒸气的潮湿程度，可表示为 2．相对湿度 9.2.1湿度及其表示方法 式中，HT为空气湿度；PW为待测空气温度为T时的水汽分压；PN为相同温度下饱和水汽的分压。 9.2.1湿度及其表示方法 不同温度时水的饱和水汽压(×]33Pa) 水的饱和水汽压是随空气温度的下降而逐渐减小的，由此可知在同样的水汽分压卜，空气的温度越低，则空气的水汽分压与在同一温度下的水的饱和水汽压差值就越小。当空气的温度下降到某一温度时，空气的水汽分压将与同温度下水的饱和水汽比相等，此时空气中的水汽就合有可能转化为液相而凝结成露珠，这一特定温度称为空气的露点或露点温度。 通过对空气露点温度的测定就可以测得空气的水汽分压，因为空气的水汽分压也就是该空气在露点温度下水的饱和水气压，所以只要知道待测空气的露点温度，通过表9-2就可查知在该露点温度下水的饱和水气压，这个饱和水气压也就是待测空气的水汽分压。 3．露点 9.2.1湿度及其表示方法 (1)湿度量程 湿度量程指湿度敏感器件能够比较精确测量的环境相对湿度(或绝对湿度)的最大范围。 (2)感湿特性曲线 湿度敏感器件都有其自身的感湿特征量，诸如电阻、电容、击穿电压、沟道电阻等。湿度敏感器件的感湿特征量随环境相对湿度(或绝对湿度)的变化曲线，称为器件的感湿曲线。 (3)灵敏度 在器件感湿特性曲线是直线的情况下，用直线的斜率来表示湿度敏感器件的灵敏度是可行的。但大多数湿度敏感器件的灵敏度是非线性的，在不同的相对湿度范围内曲线具有不同的斜率，造成表示器件灵敏度的困难。 4．湿度传感器的特性参数 9.2.1湿度及其表示方法 它是利用物质吸收水分子而使导电率变化检测湿度的。 半导体应变计 一、氯化锂湿敏电阻 9.2.2 湿敏电阻 氯化锂湿敏电阻 a)元件结构 b)电阻相对湿度特性 二、半导体陶瓷湿敏电阻 9.2.2 湿敏电阻 多孔陶瓷表面吸收水分的情况 二、半导体陶瓷湿敏电阻 9.2.2 湿敏电阻 典型的陶瓷湿敏传感器结构 9.2.3 自动干湿球湿度计 自动干湿球温度计原理电路