陶瓷湿度传感器 湿度传感器的类型及测量原理和选择

湿度传感器的类型及测量原理和选择

湿度对于确保人类居住的舒适空间非常重要。空调通过控制温度和湿度来创造舒适的环境。湿度传感器在控制空调湿度方面发挥着重要作用。这次，我们将讲解湿度传感器的类型、其测量原理和用途以及如何选择。

湿度传感器及其类型，湿度传感器是测量空气中所含水蒸气量的传感器，有以下几种类型：

电（电子）湿度传感器

干湿球湿度传感器（干湿球湿度计）

头发湿度传感器（头发湿度计）

电解液湿度传感器

陶瓷湿度传感器

热传导湿度传感器...等

其中，“电湿度传感器”应用最为广泛。从这里开始，我们将主要解释电气湿度传感器。代表性的湿度传感器“电湿度传感器”是什么？电气湿度传感器有两种类型：电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器。

电容式湿度传感器

电容式湿度传感器是一种具有电容（电容器中存储的电量）随湿度变化而变化的机制的传感器。虽然测量电容的电路有些复杂，但由于很容易获得足够的精度，因此被广泛用作工业湿度传感器。

●特点

电容式湿度传感器的特点如下：

可测量低湿度区域

响应性好（响应速度快）

电容的变化几乎与相对湿度的变化成比例

与场效应晶体管 (FET) 结合轻松集成

●测量原理

电容式湿度传感器具有聚合物膜夹在一对彼此面对的电极之间的结构。一种电极是一种可渗透空气中的湿气的电极。当水被吸附到由纤维素或聚乙烯醇制成的聚合物膜时，电容增加。电容式湿度传感器通过测量电容的变化来检测湿度。

电阻式湿度传感器

电阻式湿度传感器是一种电阻随湿度变化而变化的传感器。由于可以批量生产，所以最常用作一般家庭的湿度传感器。

两种传感器均采用湿敏高分子材料（湿敏材料、湿敏元件）。这种高分子材料可以吸附和释放空气中的水分（水蒸气）。

●特点

电阻式湿度传感器的特点如下。

可测量高湿度区域

卓越的耐用性和长期稳定性

不易受气体影响

相对便宜的

●测量原理

电阻式湿度传感器有一对相互不接触的梳状电极。聚合物材料例如含铵盐的聚合物或聚苯乙烯磺酸盐夹在电极之间。这种聚合物材料的电阻由于水分引起的离子传导而降低。由于电阻式湿度传感器的电极彼此不接触，如果水分没有吸附到聚合物上，电流就很难流动。结果，电阻值会更高。另一方面，当水被聚合物吸收时，电流开始流动。结果，电阻值会降低。电阻湿度传感器通过测量电阻值的变化来检测湿度。所有传感器都将湿度数据输出为模拟信号、数字信号或模拟和数字信号。湿度传感器使用示例/应用，除了测量湿度外，湿度传感器还用于空调、加湿器和除湿器、空气净化器、微波炉、冰箱、复印机等。最近，推出了根据内置湿度传感器检测到的湿度自动运行的换气扇。湿度不仅影响人类的生存环境，还影响植物栽培、食品保存、机器运转等。由于这些原因，湿度传感器除了一般用途外，还广泛应用于农业、工业和医学等各个领域。

除了单独的湿度传感器之外，市场上还有将湿度传感器和温度传感器组合在一起的“温湿度传感器”。湿度传感器的应用仍在不断扩大。

如何选择湿度传感器

湿度传感器的测量范围较宽，因此根据使用目的和测量目的选择合适的湿度传感器很重要。必须充分考虑环境，例如环境温度、所需的精度和规格以及相对湿度、绝对湿度、露点和水蒸气分压的类型。此外，湿度传感器会随着时间的推移，由于各种原因而老化，这可能会导致测量值发生变化或发生故障。需要定期校准湿度传感器才能正确测量湿度。在考虑和选择湿度传感器时请考虑这一点。在湿度传感器、湿度计、温湿度控制器、温度传感器、温度计等测量领域拥有众多的开发成果和丰富的经验。我们可以根据客户在湿度和温度测量和控制方面的需求提供准确的建议。

为什么会使用带有陶瓷基板的湿度传感器

传感器，是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需要形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。近年来，汽车中已经安装了许多传感器用于感测温度、压力、位置和速度等。所以，对传感器的需求依然呈现出大幅增长的趋势。

现如今根据制造工艺，湿度传感器可分为以下三种：集成传感器、薄膜传感器和厚膜传感器。集成传感器在使用标准的硅基半导体集成电路工艺技术制造，用于初始处理被测信号的一些电路也集成在同一芯片上；薄膜传感器和厚膜传感器都是直接在基板上印刷电路，但是加工方式不同；厚膜传感器是在基板上涂上相应的浆料制成的，基板通常采用氧化铝陶瓷基板，然后进行热处理形式厚膜。薄膜传感器由相应的敏感材料薄膜沉积在基板上形成。

使用陶瓷基板的好处如下：

1、更高的导热系数：传统铝基电路板MCPCB的导热系数为1-2W/mk，铜本身的导热系数为383.8W/mk，但绝缘层的导热系数只有1.0左右W/mk。氧化铝陶瓷的热导率为15-35W/mk，氮化铝陶瓷的热导率为170-230W/mk，铜基板的热导率为2W/mk。

铝/铜基电路板：铝本身具有很高的导热性，但是铝/铜基电路板上有一层绝缘层，导致整板的导热性降低。我们可以用陶瓷基板代替绝缘层，以铝/铜为基材，陶瓷为绝缘层。

2、更匹配的热膨胀系数：湿度传感器的工作温度跨度很大，在高温和低温环境下，如果材料之间的热膨胀系数不匹配，就会导致线路脱落，进而导致整个传感器报废。陶瓷基板的热膨胀系数与湿度传感器更接近，可以有比较好的稳定性。

3、绝缘性好：其击穿电压高达20KV/mm，可防止任何短路造成的损坏，从而对敏感元件的保护做到极致。

4、介损小：可以进行高频电路的设计和组装，所以介损非常小，传感器输出的信号可以达到无损水平。

5、不含有机成分：耐腐蚀、耐酸碱、耐高温，保证了湿度传感器在恶劣环境下也能正常工作。

事实上，陶瓷基板有很多优点，当今湿度传感器最大的难点在于它们工作在高温或低温下，而陶瓷基板正好解决了这些问题。

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