湿度传感器原理与应用课件.pptx

1、应用应用: 半导体净化车间半导体净化车间第1页/共33页应用应用: 温室温室第2页/共33页应用应用: 气象气象玉山第3页/共33页应用应用: 文物保护文物保护: 敦煌敦煌第4页/共33页应用应用: 健康健康玉山第5页/共33页温度水饱和蒸汽压(pa)-20103-1025606111012272023383042454073816019934100101325106105104103102101-20 0 20 40 60 80 100 温度/水饱和蒸汽压(pa)6.1 湿度定义：湿度定义：饱和蒸汽压第6页/共33页6.1 湿度定义：湿度定义：绝对湿度绝对湿度绝对湿度（绝对湿度（Absolu

2、tehumidity） 单位体积（1m3）的气体中含有水蒸气的质量（g）。 单位 AH=g/m3绝对湿度也可以用温度与水蒸气分压表示绝对湿度也可以用温度与水蒸气分压表示第7页/共33页6.1 湿度定义湿度定义:相对湿度相对湿度（Relativehumidity）气体中的绝对湿度Pv与该温度气体饱和状态的绝对湿度Ps之比 表示 RH=Pv/Ps100% 根据气体定律, 水蒸气的质量正比于水蒸气分压所以， 气体中的水蒸气分压（e）与该温度气体饱和水蒸气压（s）的比，用百分比表示。 表示 RH=e/es100%相对湿度最常用。第8页/共33页6.1 湿度定义湿度定义: 换算换算已知温度，RH和AH可

3、以互相换算例如：例如：20,RH=60%.求求AH20 的饱和蒸汽压为2338pa,水蒸气分压为2338*60%=1400pa相当于大气压：1400/101325=0.0138（20 ）相当于大气压：0.0138*273/（273+20）0.0108（0 ）1m3的水蒸气摩尔数：0.0108*1/0.0224*=0.481m3的水蒸气质量：0.48*188.64（g)答案： AH=8.64g/m3依据依据PV=RT第9页/共33页6.1 湿度定义：湿度定义： 换算换算例如：例如：30,水水蒸汽分压为为2000pa,求求RH,AH(1)RH=2000/4245=47% 很舒适(2)AH0 分压:

4、 2000*273/（273+30）1800Pa大气压: 1800/1050.0181m3的的水蒸气质量：0.75*1813.5（g)答案： AH=13.5g/m31m3的摩尔数：0.018/0.0240.75 mol第10页/共33页6.1 湿度定义湿度定义 结露结露106105104103102101-20 0 20 40 60 80 100 温度/水饱和蒸汽压(pa)如果绝对湿度不变:则温度增加 RH减小 温度降低 RH增加 右图的例子:30 , RH=50%到10 左右结露,若升高到60 ,RH降到10%第11页/共33页6.1 湿度定义湿度定义 露点露点例如：例如：30,水水蒸汽分压

5、为为2000,求求露点露点由图求出,露点约为20 水蒸汽压: 0.3*4245=1330例如：例如：30,RH=30%,求求露点露点由图求出, 露点约为10 将温度为将温度为T1的气体冷却的气体冷却,开始结露的温度开始结露的温度T2显然显然,温度温度T1时的水蒸汽压时的水蒸汽压=温度温度T2的饱和水蒸汽压的饱和水蒸汽压第12页/共33页主要参数1湿度量程湿度量程2相对湿度特性曲线相对湿度特性曲线3灵敏度灵敏度4温度系数温度系数5. 响应时间响应时间6. 湿滞迴线湿滞迴线7. 电压特性电压特性8. 频率特性频率特性9. 其他：其他： 精度，温度范围，稳定性，寿命精度，温度范围，稳定性，寿命第13

6、页/共33页湿度量程湿度量程湿度测量的全量程为0100RH。但对一种具体的传感器一般是无法覆盖全量程的，所以湿度传感器的标称量称越大，使用的价值就越大。 木材干燥 0-40% 空调 30-70% 气象 0-100%第14页/共33页相对湿度特性曲线相对湿度特性曲线 0 20 40 60 80 100 RH/%感湿特征量正特性负特性第15页/共33页灵敏度灵敏度S 0 20 40 60 80 100 RH/%感湿特征量Y斜率dRHdYS 第16页/共33页温度系数温度系数C 0 20 40 60 80 100 RH/%感湿特征量YT2T1Y2Y1100112TYYYC特征量温度系数10012TH

7、HC感湿温度系数H2H1第17页/共33页响应时间响应时间RH/%Y10.63阶跃湿度变化输出特征量063的时间第18页/共33页湿滞迴线湿滞迴线 0 20 40 60 80 100 RH/%感湿特征量YY2Y110012FSYYY湿滞量YFS第19页/共33页电压，频率特性电压，频率特性AC的理由：（1）电容驱动（2）电阻型的电解防止 最大电压幅度限制（防止发热）最大频率限制 第20页/共33页毛发湿度计毛发湿度计优点-使用简单，测量工程装置安装成本低-本低应用 缺点-维修费用高-要频繁地对毛发进行长度还原-湿度测量范围小（15%至85%RH) -高误差-测量慢-非电量输出第21页/共33页

8、干湿球湿度计干湿球湿度计干球温度 气温湿球温度 RH有关 第22页/共33页露点湿度计露点湿度计半导体制冷温度测量镜面观测读数显示美国EdgeTech公司1500型第23页/共33页电容型湿度传感器结构电容型湿度传感器结构采用电容型高分子介质材料制成的温度传感器 电容器介质材料: 高分子薄膜, 醋酸纤维素等吸附水分后, 介电系数就增大，电容量增大特点:灵敏度高,线性好 第24页/共33页电容型湿度传感器结构电容型湿度传感器结构第25页/共33页湿度传感器湿度传感器 电容型湿度传感器电容型湿度传感器产品名称: 湿度传感器湿度传感器（电容型）（电容型）产品型号: VHM10产品厂商: 深圳市矢量科

9、技有限公司深圳市矢量科技有限公司简单介绍V-HM10V系列湿度模块电压（0.83.9VDC）输出线性无需避光，无需防静电，高湿后恢复时间短。 第26页/共33页湿度传感器湿度传感器 电容型参数电容型参数主要参数主要参数（Ta=25C，Vs=5VDC）湿度测量范围 599%RH 精度(40 to 60%RH) 3%RH 温度系数(1050C) 0.2%RH/C供电电压 5VDC消耗电流 1.1mA (5VDC)输出（0-100%RH线性对应0.8V-3.9V）工作温度范围 -1060C储存温度范围 -3070C长期稳定性 90%RH环境中存放150小时后） 10s响应时间(33 to 76%RH

10、,慢流动的空气中) 30s 第27页/共33页湿度传感器湿度传感器 电阻型电阻型产品名称产品名称: 湿度传感器 （电阻型）产品型号产品型号: CHR-01 产品厂商产品厂商:广州西博臣科技有限公司简单介绍简单介绍采用功能高分子膜涂敷在带有导电电极陶瓷衬底上,形成阻抗随相对湿度变化成对数变化的敏感部件,导电机理为水分子的存在影响高分子膜内部导电离子的迁移率 第28页/共33页湿度传感器湿度传感器 电阻型参数电阻型参数特性参数工作温度范围085检测范围20 95%RH检测精度 5% RH工作电压AC 1V （502 K Hz）特征阻抗范围30(2145)K(60%RH,25)响应时间 12 s (20% 90%)湿度漂移（/年) 2% RH湿滞 1.5%RH第29页/共33页陶瓷型湿度传感器陶瓷型湿度传感器材料：金属氧化物特性：具有感湿特性电阻率随湿度下降RH/%R/108107106105104103 0 20 40 60 80 100 Fe3O4的例子第30页/共33页陶瓷型湿度传感器结构陶瓷型湿度传感器结构:薄膜型薄膜型基片梳状电极引线感湿膜第31页/共33页陶瓷型湿度传感器结构陶瓷型湿度传感器结构:体型体型基片梳状电极引线感湿膜第32页/共33页MOSFET湿敏器件湿敏器件感湿膜DSGnnP水汽H+扩散到删电极附近影响阈值电压改变源漏电流第33页/共33页