湿敏传感器实验 湿敏电阻的工作原理及其用法应用
湿敏电阻的工作原理及其用法应用
湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。工业上流行的湿敏电阻主要有氯化锂湿敏电阻，有机高分子膜湿敏电阻。工业上流行的湿敏电阻主要有1、半导体陶瓷湿敏元件；2、氯化锂湿敏电阻；3、有机高分子膜湿敏电阻 。
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 。
湿敏电阻的工作原理：
湿敏电阻式传感器主要由感湿层3、电极4和具有一定机械强度的绝缘基片2组成，如图1所示。感湿层在吸收了环境中的水分后引起两电极间电阻值的变化，这样就将相对湿度的变化转换成电阻值的变化。
湿敏电阻结构示意图
湿敏电阻只能用交流的，直流会导致湿敏失效，因为直流的电场会导致高分子材料中的带电粒子偏向两极，一定时间以后湿敏电阻就会失效。所以必须用交流维持其动态平衡，这也是为什么测湿敏电阻阻值要用电桥而不能用普通万用表的原因。
水分子是极性分子，在直流电场中会分解为H2及O2，影响测量，并且在湿度传感器中存在导电离子，在高湿情况下，如采用直流电会漂移，造成电导率漂移，影响传感器的使用寿命。可采用RC充放电，计时方式，有些芯片有RFC功能，亦可使用，或用IC直接产生1KHZ方波，叠加在采样电阻与湿度传感器之上，通过AD，在正周期内测量分压亦可。或采用模拟电路，通过对数运算进行R/V转换，再AD采样。
湿敏电阻的应用：
湿敏电阻器广泛应用于洗衣机、空调器、录像机、微波炉等家用电器及工业、农业等方面作湿度检测、湿度控制用。如图所示，是湿度检测器电路原理图。
湿度检测器电路原理图
图2所示电路中，由555时基电路、湿度传感器CH等组成多谐振荡器，在振荡器的输出端接有电容器C2，它将多谐振荡器输出的方波信号变为三角波。当相对湿度变化时，湿度传感器CH的电容量将随着改变，它将使多谐振荡器输出的频率及三角波的幅度都发生相应的变化，输出的信号经VD1，VD2整流和C4滤波后，可从电压表上直接读出与相对湿度相应的指数来。Rp电位器用于仪器的调零。
氯化锂湿敏电阻
多片电阻组合式氯化锂湿敏传感器是利用湿敏元件的电气特性（如电阻值），随湿度的变化而变化的原理进行湿度测量的传感器，湿敏元件一般是在绝缘物上浸渍吸湿性物质，或者通过蒸发、涂覆等工艺制各一层金属、半导体、高分子薄膜和粉末状颗粒而制作的，在湿敏元件的吸湿和脱湿过程中，水分子分解出的离子H+的传导状态发生变化，从而使元件的电阻值随湿度而变化。
氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点，氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史，有着多种多样的产品型式和制作方法，都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强，氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料，在众多的感湿材料之中，首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件，氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。
氯化锂感湿基片的结构为选用绝缘材料的衬底，在上方制作一对金属电极，涂覆一层电解质溶液感湿膜，氯化锂是典型的离子晶体，属于非亲合型电解质，氯化锂溶液中，Li+对极性水分子的吸引力极强，离子水分程度最高。氯化锂感湿膜由氯化锂和聚乙烯醇混合制作，其主要特性：
（1） 是可在120度高温环境中稳定工作，这一点是其他高分子电容是湿度传感器不可比拟的；
（2）氯化锂湿敏元件线性测湿量程较窄大约在20%RH左右，在该测量范围内，其线性误差小于2%RH。所以，在全范围湿度测量环境中要想达到高精度的湿度测量，目前普遍采用的单片湿敏元件测量方法就很难实现了。
有机高分子膜湿敏电阻
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。
（免责声明：素材来自网络，由云汉芯城编搜集网络资料编辑整理，如有问题请联系处理！）
湿敏传感器测试试题
一、填空题
1.湿度是指物质中所含_________的量。
2.水分子具有_________________的特性，利用水分子这一特性制成的湿度传感器称为水分子亲和力型传感器。
3.湿敏电阻式传感器主要由______________，_____________，____________和具有一定机械强度的_______构
成，________在吸收环境中的水分后引起__________变化，从而将湿度的变化转换成__________ 的变化。
4.目前使用较多的湿敏电阻主要有_________湿敏电阻，________ 湿敏电阻，和 _______ 湿敏电阻等。
5.___________ 湿敏电阻有较强的抗结露能力，但其响应速度慢，有较明显的湿滞效应，适用于工作精度要求不高的场合。
6.由于湿度检测范围宽、线性好，因此很多湿度计都采用 __________作为传感器器件。
7.结露传感器对________不敏感，只对_______ 敏感，所以结露传感器一般不用于测湿，而作为提供_________信号的结露传感器。
8.湿敏传感器应使用 __________ 电源供电。
9.低湿度时，湿敏传感器的电阻达 _______ Ω,因此在进行信号处理时，必须选用 _______ 型运算放大器。
10.金属氧化物半导体陶瓷湿敏电阻在实际应用中，通常使用 ________ 温度系数的热敏电阻作为温度补偿元件。
11.对于________ 湿敏电阻，必须定期给加热丝通电。
二、选择题
1.湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了（ ）。
A.提高灵敏度 B.防止产生极化、电解作用 C.减小交流电桥平衡难度
2.使用测谎器时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用（ ）式传感器来检测。
A. 电阻应变片 B. 热敏电阻 C.气敏电阻 D.湿敏电阻
3.一切电阻式湿度传感器必须使用（ ）电源，否则性能会劣化甚至失效。
A. 直流 B.交流 C. 高压 D. 三相
4.结露传感器组成的测试电路输出信号是（ ）。
A. 模拟电压信号。 B.模拟电流信号 C.电阻信号 D.开关量信号
5.烧结型湿敏电阻在工作时应加热到（ ）℃,以使污物挥发或烧掉，使陶瓷恢复到初始状态。
A.250 B.300 C.400 D.100
6.电容型湿敏传感器能够将湿度变化信号转换成（ ）的变化，再转换成与相对湿度成正比的电容量的变化。
A.极板间距离 B.极板面积 C. 介电常数
7.对于涂覆膜型湿敏电阻，水分子在粉粒接触处附着后，可使其接触电阻显著（ ）。
A.增大 B.减小 C.不变
8.使用湿敏电阻时，一般随周围环境湿度的增加，电阻（ ）。
A. 减小 B.增大 C.不变
三、简答题
1.湿度的常用表示方法有哪几种？分别是如何定义的?
2.常见的湿敏传感器有哪些类型？
3.现有一种新型能报警的尿布，当尿布被尿湿时能够发出提示声音，，你认为可以采用
哪些方法来完成此项功能。
相关问答
感应湿度技术?1.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...
湿敏 电阻符号?湿敏电阻是一种特殊的电阻,其符号通常为RH。它的特点是在潮湿环境下电阻值会发生改变,因此被广泛应用于湿度感应器、湿度控制器等领域。湿敏电阻的材料主要是...
温湿度计怎么看 步骤详解 - 小叮当 的回答 - 懂得大家知2113道温湿度计怎么看吗?温湿4102度计是什么呢?温湿度计就是一种可以测量温度和湿度的工具。现在很多1653地方都在使用这种测量温度,湿度的工...
湿敏 电阻mh8831参数?湿敏电阻MH8831是一种用于湿度测量的传感器,具有以下参数:-工作电压:3.3V-工作湿度范围:5%RH~95%RH-工作温度范围:-20°C~85°C-尺寸:5mmx4...
湿度 传感器 加热去污的方法[回答]杀菌效果的好坏和湿度有一定的关系,因此,如果把干抹布直接放到微波炉中,不仅会损毁机器,也不可能起到杀菌消毒的作用。同时,微波的杀菌效...同时,...
事件 传感器 原理?事件传感器的工作原理:是通过敏感元件及转换元件把特定的被测信号,按一定规律转换成某种“可用信号”并输出,以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要...
在线的各位知道吗，湿度检测仪用在哪里？急需赐教[回答]感应器是智能产品、物联网技术甚至人工智能技术等行业中十分关键的基本运用硬件配置。我们的日常生活中也有十分多的感应器运用。。苏盈传感器专营...
刚性 传感器 工作原理?在一段特制的弹性轴上粘贴上专用的测扭应片并组成变桥,即为基础扭矩传感器;在轴上固定着:(1)能源环形变压器的次级线圈,(2)信号环形变压器初级线圈,(3)轴上...
pmi 传感器 工作原理?抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递,压力直接作用在陶瓷膜片的前面,是膜片产生微小的形变,厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯通电桥(闭桥),...
传感器 按工作原理如何分类?根据传感器工作原理,可分为物理传感器和化学传感器二大类:传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应,诸如压电效应,磁致伸缩现象,离化、极化、...根...