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濕度傳感器分類選擇

作者: 時(shí)間:2011-03-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
近年來,國內(nèi)外在濕度研發(fā)領(lǐng)域取得了長足進(jìn)步。濕敏正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展,為開發(fā)新一代濕度/溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件,也將濕度測量技術(shù)提高到新的水平。

1 濕敏元件的特性

濕敏元件是最簡單的濕度。濕敏元件主要電阻式、電容式兩大類。

1.1 濕敏電阻

濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜,當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí),元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化,利用這一特性即可測量濕度。濕敏電阻的種類很多,例如金屬氧化特濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高,主要缺點(diǎn)是線性度和產(chǎn)品的互換性差。

1.2 濕敏電容

濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋酸纖維等。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí),濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化,使其電容量也發(fā)生變化,其電容變化量與相對濕度成正比。濕敏電容的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應(yīng)速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實(shí)現(xiàn)小型化和集成化,其精度一般比濕敏電阻要低一些。國外生產(chǎn)濕敏電容的主廠家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司生產(chǎn)的SH1100型濕敏電容為例,其測量范圍是(1%~99%)RH,在55%RH時(shí)的電容量為180pF(典型值)。當(dāng)相對濕度從0變化到100%時(shí),電容量的變化范圍是163pF~202pF。溫度系數(shù)為0.04pF/℃,濕度滯后量為±1.5%,響應(yīng)時(shí)間為5s。

除電阻式、電容式濕敏元件之外,還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件(利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率)、光強(qiáng)型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差,在檢測環(huán)境濕度時(shí),濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中,很容易被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性。

2 集成濕度傳感器的性能特點(diǎn)及產(chǎn)品分類

目前,國外生產(chǎn)集成濕度傳感器的主要廠家及典型產(chǎn)品分別為Honeywell公司(HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型),Humirel公司(HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型),Sensiron公司(SHT11、SHT15型)。

國內(nèi)生產(chǎn)集成濕度傳感器的廠家以深圳市意賽亞機(jī)電有限公司(HSM20、HSM40)為首,這些產(chǎn)品可分成以下三種類型:

2.1 線性電壓輸出式集成濕度傳感器

典型產(chǎn)品有HSM20、HSM40、HIH3605/3610、HM1500/1520。其主要特點(diǎn)是采用恒壓供電,內(nèi)置放大電路,能輸出與相對濕度呈比例關(guān)系的伏特級電壓信號,響應(yīng)速度快,重復(fù)性好,抗污染能力強(qiáng)。

2.2 線性頻率輸出集成濕度傳感器

典型產(chǎn)品為HF3223型。它采用模塊式結(jié)構(gòu),屬于頻率輸出式集成濕度傳感器,在55%RH時(shí)的輸出頻率為8750Hz(型值),當(dāng)相對濕度從10%變化到95%時(shí),輸出頻率就從9560Hz減小到8030Hz。這種傳感器具有線性度好、抗干擾能力強(qiáng)、便于配數(shù)字電路或單片機(jī)、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 頻率/溫度輸出式集成濕度傳感器

典型產(chǎn)品為HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外,還增加了溫度信號輸出端,利用負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻作為溫度傳感器。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí),其電阻值也相應(yīng)改變并且從NTC端引出,配上二次儀表即可測量出溫度值。

3 集成濕度傳感器典型產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)

集成濕度傳感器的測量范圍一般可達(dá)到0~100%。但有的廠家為保證精度指標(biāo)而將測量范圍限制為10%~95%。設(shè)計(jì)+5.0V低壓供電的濕度/溫度測試系統(tǒng)時(shí),大陸廠家深圳市意賽亞機(jī)電有限公司生產(chǎn)的HSM20、HSM40傳感模塊,HSM20的濕敏元件為濕敏電阻、電壓1.0-3.0V輸出,溫濕度一體,優(yōu)勢是成本低廉、互換性好,但測試精度為+-5%,對一些濕度要求不是很高的設(shè)計(jì)行業(yè)是首選;其次是HSM40,采用法國HS1101電容式傳感元件??蓪?shí)現(xiàn)5-99%RH寬范圍測量,精度可達(dá)3%。電壓線性輸出0.8-3.9V(0-100%RH),尺寸僅為34*22*9MM?,F(xiàn)廣泛被空調(diào)(格力)、濕度傳感器、濕度變送器行業(yè)所選用。


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