1 湿敏电阻式传感器
湿度测量在生产/生活中十分必要。储存货物的仓库湿度过大,货物容易发霉腐烂;在蔬菜大棚中,湿度大小影响着蔬菜的生长;在集成电路生产车间中,湿度过低容易引起静电,造成电子器件损坏;在粉尘较大的厂房里,湿度过低时粉尘容易产生静电,严重时会造成爆炸;纺纱厂的纱线在湿度过低的环境中容易断,因此需要高湿度环境。湿敏电阻式传感器能感受外界湿度的变化,并利用湿敏电阻式传感器物理或化学性质的变化,将环境湿度转换为电信号的装置。通常由湿敏元件和转换电路组成。
1.1 大气湿度与露点
所谓湿度是指空气中所含水蒸气的量,它反映的是大气的干湿程度,常用绝对湿度和相对湿度表示。固体中的水分含量则被称为含水量。
3.露点
当温度下降到某一温度值时,空气中的水蒸气由气态水蒸气小液滴转化成液态水凝结成露珠,这一特定的温度被称为空气的露点温度。如果这一温度低于0℃,水蒸气将会结霜,因此,这一温度称为霜点温度,通常两者被统称为露点。
1.2 湿敏电阻式传感器的工作原理及类型
水是一种强极性的电介质(水能导电)。水分子极易吸附于固体表面并渗透到固体内部,引起半导体材料的电阻值降低(水分增多,导电能力增强),因此可以利用多孔陶瓷、三氧化二铝等吸湿材料制作湿敏电阻。常用的湿敏电阻式传感器主要有金属氧化物陶瓷湿敏电阻式传感器、金属氧化物膜型湿敏电阻式传感器、高分子材料湿敏电阻式传感器等。
1.金属氧化物陶瓷湿敏电阻式传感器
2.金属氧化物膜型湿敏电阻式传感器
如图3-28 所示为金属氧化物膜型湿敏电阻式传感器的结构图,在陶瓷基片上先制作梳状电极,并固定引线,然后覆盖上金属氧化物,烧结或烘干使之固化成膜。它的特点是传感器电阻的对数值与湿度成线性关系,具有测湿范围广及工作温度范围大等优点。
3.高分子材料湿敏电阻式传感器
高分子材料湿敏电阻式传感器是目前发展较快的一种新型湿敏电阻式传感器,如图3-29所示。高分子材料湿敏电阻式传感器的吸湿材料是用可吸湿电离的高分子材料制成的,具有反应速度快、线性程度好、成本低等特点。
1.3 湿敏电阻式传感器的应用
湿敏电阻式传感器的应用非常广泛,下面介绍一种在汽车上的应用。
如图3-30所示为汽车后窗玻璃自动去湿装置的内部电路,当环境是正常湿度时,RH电阻较大,导致VT1导通,VT2截止,此时继电器KA不工作,LED是灭的状态,RL上没有电流通过,RL不加热去湿;当环境湿度增大时,RH电阻较小,导致VT1截止,VT2导通,此时继电器工作,LED点亮,RL上有电流通过,RL由于电流作用而发热,后窗玻璃上的潮气被驱散。
以上为大气湿度与露点、湿敏电阻式传感器的工作原理及类型、金属氧化物陶瓷湿敏电阻式传感器、金属氧化物膜型湿敏电阻式传感器、高分子材料湿敏电阻式传感器和湿敏电阻式传感器的应用等相关内容。