第04单元 湿度传感器的应用——湿度传感实验.pptVIP

战略性信息产业教育服务提供商 联世界 育未来——创新物联教育 第4单元 湿度传感器的应用--湿度传感实验 任务二 实验原理 任务一 实验目的 任务三 实验步骤 单元任务预览 一、实验目的 了解湿度传感器的检测原理 了解湿度传感器的检测电路及方法 了解湿度传感模块的原理并掌握其测量方法 任务二 实验原理 任务一 实验目的 任务三 实验步骤 原理说明 1. 湿敏传感器 湿敏传感器，是能够感受外界湿度变化，并通过器件材料的物理或化学性质变化，将湿度转化成有用信号的器件。湿度检测较之其他物理量的检测显得困难，这首先是因为空气中水蒸气含量要比空气少得多；另外，液态水会使一些高分子材料和电解质材料溶解，一部分水分子电离后与溶入水中的空气中的杂质结合成酸或碱，使湿敏材料不同程度地受到腐蚀和老化，从而丧失其原有的性质；再者，湿信息的传递必须靠水对湿敏器件直接接触来完成，因此湿敏器件只能直接暴露于待测环境中，不能密封。通常，对湿敏器件有下列要求：在各种气体环境下稳定性好、响应时间短、寿命长、有互换性、耐污染和受温度影响小等。微型化、集成化及廉价是湿敏器件的发展方向。 （1）绝对湿度与相对湿度 关系式为： 式中 m一一水汽的摩尔质量； R一一摩尔气体普适常数； T一一 绝对温度。 （2）露点 （3）湿敏传感器分类 湿敏传感器: 1）电解质湿敏元件 2）半导体陶瓷湿敏传感器 3）高分子材料湿敏元件 （4）湿敏传感器的选型 1）精度和长期稳定性 2）湿敏传感器的温度系数 3）湿敏传感器的供电 4）互换性 5）湿度校正 （5）下面介绍一些至今发展比较成熟的几类湿敏传感器。 1）氯化锂湿敏传感器 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。典型的氯化锂湿度传感器有登莫(Dunmore)式和浸渍式两种。 登莫式传感器的结构： 氯化锂湿敏电阻结构： 2）半导体陶瓷湿敏传感器 （a）半导瓷湿敏材料的导电机理 （b）典型半导瓷湿敏电阻 a）烧结型湿敏电阻 烧结型湿敏电阻的结构： b）涂覆膜型Fe3O4湿敏器件 Fe3O4湿敏元件的结构： （c）湿敏电容 高分子聚合膜电容式湿敏元件的结构： 高分子聚合膜电容式湿敏传感器的响应特性： 薄片状电容式湿敏元件的结构： 薄片状电容式湿敏元件响应特性： HS1101湿度传感器： HS1101湿敏电容的湿度-电容相应曲线： 2. 湿敏传感器测量电路 （1）电源选择 （2）温度补偿 温度关系属于NTC型： H：相对湿度； T：绝对温度； R0：在T=0℃相对湿度H=0时的阻值； A：湿度常数；B：温度常数。 （3）线性化 （4）电阻式湿度传感器的测试电路有两类： 1）电桥电路 2）欧姆定律电路 电桥测试电路 、欧姆定律测试电路： （5）电容式湿度传感器的测试电路 线性电压输出式湿度测量电路图： 线性频率输出式相对湿度测量电路： 3. NEWLab湿度传感器模块认识 （1）湿度传感器模块电路板认识 ①湿度传感器HS1101； ②振荡电路模块； ③频率信号接口J4； ④接地GND接口J2。 湿度传感器模块电路图： 放电时间 T low = C3 × R2 × ln2； 脉冲周期 T = T high + T low = C3 × (2 × R2 + R1) × ln2； 脉冲频率F = 1/T = 1/（C3 ×(2 × R2 + R1) × ln2）； 脉冲占空比 T high / T = (R2 + R1) / (2 × R2 + R1)； 注：C3: 传感器等效电容；ln2: 2的自然对数，约为0.693。 湿度和电压频率的关系： 战略性信息产业教育服务提供商 联世界 育未来——创新物联教育