濕度傳感器的測量電路

（一）檢測電路的選擇

1、電源選擇

一切電阻式濕度傳感器都必須使用交流電源，否則性能會(huì )劣化甚至失效。
電解質(zhì)濕度傳感器的電導是靠離子的移動(dòng)實(shí)現的，在直流電源作用下，正、負離子必然向電源兩極運動(dòng)，產(chǎn)生電解作用，使感濕層變薄甚至被破壞；在交流電源作用下，正負離子往返運動(dòng)，不會(huì )產(chǎn)生電解作用，感濕膜不會(huì )被破壞。
交流電源的頻率選擇是，在不產(chǎn)生正、負離子定向積累情況下盡可能低一些。在高頻情況下，測試引線(xiàn)的容抗明顯下降，會(huì )把濕敏電阻短路。另外，濕敏膜在高頻下也會(huì )產(chǎn)生集膚效應，阻值發(fā)生變化，影響到測濕靈敏度和準確性。

2．溫度補償

濕度傳感器具有正或負的溫度系數，其溫度系數大小不一，工作溫區有寬有窄。所以要考慮溫度補償問(wèn)題。
對于半導體陶瓷傳感器，其電阻與溫度的的關(guān)系一般為指數函數關(guān)系，通常其溫度關(guān)系屬于NTC型，即

H：相對濕度； T：絕對溫度；
R0：在T=0℃相對濕度H=0時(shí)的阻值；
A：濕度常數；B：溫度常數。

溫度系數＝ 濕度系數＝

濕度溫度系數＝

若傳感器的濕度溫度系數為0.07％RH/℃，工作溫度差為30℃，測量誤差為0.21％RH/℃，則不必考慮溫度補償；若濕度溫度系數為0.4％RH/℃，則引起12％RH/℃的誤差,必須進(jìn)行溫度補償。

3．線(xiàn)性化

濕度傳感器的感濕特征量與相對濕度之間的關(guān)系不是線(xiàn)性的，這給濕度的測量、控制和補償帶來(lái)了困難。需要通過(guò)一種變換使感濕特征量與相對濕度之間的關(guān)系線(xiàn)性化。下圖為濕度傳感器測量電路原理框圖。

濕度傳感器測量電路原理框圖

（二）典型電路
電阻式濕度傳感器，其測量電路主要有兩種形式:

1．電橋電路

振蕩器對電路提供交流電源。電橋的一臂為濕度傳感器，由于濕度變化使濕度傳感器的阻值發(fā)生變化，于是電橋失去平衡，產(chǎn)生信號輸出，放大器可把不平衡信號加以放大，整流器將交流信號變成直流信號，由直流毫安表顯示。振蕩器和放大器都由9V直流電源供給。電橋法適合于氯化鋰濕度傳感器。

便攜式濕度計的實(shí)際電路

2．歐姆定律電路

此電路適用于可以流經(jīng)較大電流的陶瓷濕度傳感器。由于測濕電路可以獲得較強信號，故可以省去電橋和放大器，可以用市電作為電源，只要用降壓變壓器即可。其電路圖如圖。

3．帶溫度補償的濕度測量電路

在實(shí)際應用中，需要同時(shí)考慮對濕度傳感器進(jìn)行線(xiàn)性處理和溫度補償，常常采用運算放大器構成濕度測量電路。下圖為濕度測量電路中Rt是熱敏電阻器(20kΩ，B=4100K)；RH為H204C濕度傳感器，運算放大器型號為L(cháng)M2904。該電路的濕度電壓特性及溫度特性表明：在(30％～90％)RH、15℃～35℃范圍內，輸出電壓表示的濕度誤差不超過(guò)3％RH。