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线性电压输出式集成湿度传感器(电容式湿度传感器的应用)

来源:www.haichao.net  时间:2022-12-31 12:48   点击:181  编辑:admin   手机版

1. 电容式湿度传感器的应用

湿度传感器在我们的生活中应用非常广泛,是一种至关重要的传感器。那,湿度传感器的工作原理是怎样呢?下面就跟大家解析一下。

一、湿度传感器工作原理—简介

湿度传感器,英文名称为humidity transducer,是一种能感受气体中水蒸气含量,并转换成可用输出信号的传感器。主要应用于机械工程、传感器、气体及湿度传感器等方面。多数情况下,如果没有精确的控温手段,或者被测空间是非密封的±5%RH的精度就够了。对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间,或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合,再选用±3%RH。

二、湿度传感器工作原理—特性

湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要电阻式、电容式两大类。

湿敏电阻:湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜,当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时,元件的电阻率和电阻值都发生变化,利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的优点是灵敏度高,主要缺点是线性度和产品的互换性差。

湿敏电容 :湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的。当环境湿度发生改变时,湿敏电容的介电常数发生变化,使其电容量也发生变化,其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化,其精度一般比湿敏电阻要低一些。

三、湿度传感器工作原理

选择测量范围 ----和测量重量、温度一样,选择湿度传感器首先要确定测量范围。除了气象、科研部门外,搞温、湿度测控的一般不需要全湿程测量。在当今的信息时代,传感器技术与计算机技术、自动控制拄术紧密结合着。测量的目的在于控制,测量范围与控制范围合称使用范围。

选择测量精度----和测量范围一样,测量精度同是传感器最重要的指标。每提高—个百分点.对传感器来说就是上一个台阶,甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度,其制造成本相差很大,售价也相差甚远。

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2. 电容式湿度传感器的特点

湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。

湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜,当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时,元件的电阻率和电阻值都发生变化,利用这一特性即可测量湿度。

湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时,湿敏电容的介电常数发生变化,使其电容量也发生变化,其电容变化量与相对湿度成正比。

电子式湿敏传感器的准确度可达2-3%RH,这比干湿球测湿精度高。

湿敏元件的线性度及抗污染性差,在检测环境湿度时,湿敏元件要长期暴露在待测环境中,很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。这方面没有干湿球测湿方法好。

3. 电容式湿度传感器的应用场景

高分子电容式湿敏元件是利用湿敏元件的电容值随湿度变化的原理进行湿度测量的。

具有感湿的高分子聚合物,例如,乙酸-丁酸纤维素和乙酸-丙酸纤维素等,做成薄膜,实践表明其具有玄素吸湿和脱湿的能力。薄膜覆盖在叉指形金电极上,而后在感湿薄膜表面上蒸镀一层多孔金属膜,由此结构构成一个平行板电容器。当环境中的水分子沿上电极的毛细微孔进入感湿膜而被吸附时,湿敏元件的电容值与相对湿度之间具有正比关系。

4. 电容式传感器测湿度的工作原理

温度和湿度是分开的传感器,你看到的带传感器的,一般里面会有两个元件分别测量温度和湿度。

温度一般有铂电阻、热电偶等 湿度有电容法、电阻法、氧化铝、陶瓷、冷镜法、干湿温度法等原理

5. 电容式湿度传感器的工作原理

湿度传感器的工作原理是:

1、在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜,当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时,元件的电阻率和电阻值都会发生变化,利用这一特性即可测量湿度。

2?湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式。

6. 电容式传感器能否用来测量湿度

介质变化型传感器只是电容式传感器中的一种,电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。电容式传感器是由两个平行电极组成,电容器的容量与极间介质的介电常数、两极板互相覆盖的有效面积、两电极之间的距离有关,也就是说 三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化,但介质变化型传感器两极板互相覆盖的有效面积、两电极之间的距离都是固定的,只是改变极板间的介质来改变电容容量,介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。比如棉纺厂检测纱线粗细的电清检测头,就是棉纱从两个极板中间过去,如果纱线粗了或者细了电容容量都变化,都证明不合格。

7. 能感受湿度的电容式传感器属于

介质变化型传感器只是电容式传感器中的一种,电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。电容式传感器是由两个平行电极组成,电容器的容量与极间介质的介电常数、两极板互相覆盖的有效面积、两电极之间的距离有关,也就是说 三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化,但介质变化型传感器两极板互相覆盖的有效面积、两电极之间的距离都是固定的,只是改变极板间的介质来改变电容容量,介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。比如棉纺厂检测纱线粗细的电清检测头,就是棉纱从两个极板中间过去,如果纱线粗了或者细了电容容量都变化,都证明不合格。

德国米铱 capaNCDT 6500系列电容位移传感器

8. 电容式湿度传感器的应用领域

sensirion公司总部位于瑞士,是一个世界领先的传感器制造商,专门为客户提供湿度传感器、差压传感器和流量传感器的解决方案,其产品具有无可比拟的优越性能。产品系列包括电容性湿度传感器, 以及差压传感器,液体流量传感器,气体质量流量计,气体质量流量控制器。

9. 电容式温湿度传感器

SHT11的湿度检测运用电容式结构,并采用具有不同保护的“微型结构”检测电极系统与聚合物覆盖层来组成传感器芯片的电容,除保持电容式湿敏器件的原有特性外,还可抵御来自外界的影响。

由于它将温度传感器与湿度传感器结合在一起而构成了一个单一的个体,因而测量精度较高且可精确得出结果,同时不会产生由于温度与湿度传感器之间随温度梯度变化引起的误差。

CMOSensTM技术不仅将温湿度传感器结合在一起,而且还将信号放大器、模/数转换器、校准数据存储器、标准I2C总线等电路全部集成在一个芯片内。SHT11的每一个传感器都是在极为精确的湿度室中校准的。

SHT11传感器的校准系数预先存在OTP内存中。经校准的相对湿度和温度传感器与一个14位的A/D转换器相连,可将转换后的数字温湿度值送给二线I2C总线器件,从而将数字信号转换为符合I2C总线协议的串行数字信号。

SHT11温湿度传感器的性能特点:

1、将温湿度传感器、信号放大调理、A/D转换、I2C总线接口全部集成于一芯片(CMOSensTM技术);

2、可给出全校准相对湿度及温度值输出;

3、带有工业标准的I2C总线数字输出接口;

4、具有**值计算输出功能;

5、具有卓越的长期稳定性;

6、湿度值输出分辨率为14位,温度值输出分辨率为12位,并可编程为12位和8位;

7、小体积(7.65×5.08×23.5mm),可表面贴装;

8、具有可靠的CRC数据传输校验功能;

9、片内装载的校准系数可保证100%互换性;

10、电源电压范围为2.4~5.5V;

11、电流消耗,测量时为550μA,平均为28μA,休眠时为3μA。

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