濕度傳感器分類(lèi)選擇

近年來(lái)，國內外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長(cháng)足進(jìn)步。濕敏傳感器正從簡(jiǎn)單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數檢測的方向迅速發(fā)展，為開(kāi)發(fā)新一代濕度/溫度測控系統創(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(jiǎn)單的濕度傳感器。濕敏元件主要電阻式、電容式兩大類(lèi)。

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(lèi)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(xiàn)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。當環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數發(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、響應速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實(shí)現小型化和集成化，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(chǎng)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。溫度系數為0.04pF/℃，濕度滯后量為±1.5%，響應時(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(lái)改變振蕩頻率）、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線(xiàn)性度及抗污染性差，在檢測環(huán)境濕度時(shí)，濕敏元件要長(cháng)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(cháng)期穩定性。

2 集成濕度傳感器的性能特點(diǎn)及產(chǎn)品分類(lèi)

目前，國外生產(chǎn)集成濕度傳感器的主要廠(chǎng)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）。

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

2.1 線(xiàn)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，響應速度快，重復性好，抗污染能力強。

2.2 線(xiàn)性頻率輸出集成濕度傳感器

典型產(chǎn)品為HF3223型。它采用模塊式結構，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(xiàn)性度好、抗干擾能力強、便于配數字電路或單片機、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，利用負溫度系數（NTC）熱敏電阻作為溫度傳感器。當環(huán)境溫度變化時(shí)，其電阻值也相應改變并且從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

集成濕度傳感器的測量范圍一般可達到0～100%。但有的廠(chǎng)家為保證精度指標而將測量范圍限制為10%～95%。設計+5.0V低壓供電的濕度/溫度測試系統時(shí)，大陸廠(chǎng)家深圳市意賽亞機電有限公司生產(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計行業(yè)是首選；其次是HSM40，采用法國HS1101電容式傳感元件?？蓪?shí)現5-99%RH寬范圍測量，精度可達3%。電壓線(xiàn)性輸出0.8-3.9V（0-100%RH），尺寸僅為34*22*9MM?，F廣泛被空調（格力）、濕度傳感器、濕度變送器行業(yè)所選用。