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1、六种类常用传感器知识培训资料目录前言31 .温度传感器31. 1.概述31.2. 传感元件41.3. 温度传感器的类型41.4. 1.接触式温度传感器装置41.5. 2,非接触式温度传感器装置42. 光敏传感器62.1.概述62. 2.传感元件73. 3.工作原理74. 4.注意事项75. 5.应用领域73.压力传感器86. 1.概述8?如何测量压力10?惠斯通电桥12?放大器164.加速度传感器174. 1.概述174. 2.加速度传感器测量原理177. 3.电压输出型加速度传感器的特征185.湿度传感器195. 1.概述195. 2.选型195. 2.1.测量范围195. 2.2.测量精度
2、205. 3.原理205. 3.1.前述205. 3.2.氯化锂湿度传感器215. 3.3.碳湿敏元件215. 3.4.氧化铝湿度计225. 3.5.陶瓷湿度传感器225. 4.时漂和温漂235. 5.与传统测湿方法的关系245. 6.注意事项245. 7.发展趋势255. 8.特性255. 8.1.湿敏电阻255. 8.2.湿敏电容265. 9.特点265. 9.1.线性电压输出式集成湿度传感器265. 9.2.线性频率输出集成湿度传感器265. 9.3.频率/温度输出式集成湿度传感器275. 9.4.单片智能化湿度/温度传感器275. 10.技术指标285. 11.封装方法285. 11.
3、1.前述285. 11.2.晶体管外壳(TO)封装295. 11.3.单列直插封装(SIP)封装295. 11.4,小夕卜形学装(SOP)295. 11.5.其它封装形式305. 11.6.湿度传感器和其它传感器混合封装305. 12.国家标准305. 13.安装方法315. 14.湿度传感器性能判断方法315. 15.用途325. 15.1.湿度传感器的用途325. 15.2.湿度传感器的分类325. 16.产品品牌325. 17.市场前景328. 18.市场分析336.气体传感器346.1.什么是气体传感器?346.2.技术原理346.2.1.概述346.2.2.催化燃烧气体传感器346.
4、2.3.半导体技术原理356.2.4.电化学气体传感器36?红外气体传感器37?光离子PID技术原理39?激光气体传感器40?光学波导气体传感器42?热传导气体传感器44前言传感器是一种能够将感知到的物理量或特定信号转换成输出信号的设备。在现代科技领域中，传感器扮演着至关重要的角色。它们广泛应用于各行各业,从智能手机到汽车工业，从医疗保健到环境监测。本文将介绍六种常用传感器的工作原理和应用领域。这些传感器只是传感器技术领域中的一小部分。随着科技的不断进步，新型传感器的不断涌现，将为我们的生活和工作带来更多便利。传感器的发展将继续推动科学和技术的进步，为我们创造更美好的未来。1 .温度传感器1.
5、1. 概述温度传感器用于测量物体的温度。它们通常基于热敏原理工作，其中一个常见的类型是热敏电阻(RTD)。温度传感器在许多领域广泛应用，如气象测量、食品加工、温度控制系统等。温度传感器将热能转换为物理量，如位移、压力和电信号等。它是一种用于自动测量温度的电气设备。温度传感器的主要原理是测量热量并在将其转换为可读形式后传输信息。以下是温度传感器的特性：1)输入始终是热量。2)传感器主要将热量转换为交替量。3）它用于测量设备的温度和热流。1.2. 传感元件温度传感器中使用的传感元件必须具有随温度变化而改变特性的特性。例如-在电阻温度计中，钳金属用作传感元件：1）温度传感元件将温度转换为热量。2）与
6、电阻相关的温度变化应该很大。3）传感元件必须具有高电阻率。1.3. 温度传感器的类型温度传感器主要分为两种类型。1. 3.1.接触式温度传感器装置这种传感器测量结果非常准确。在这种类型的传感器中，传感元件直接连接到热源。并且热量通过传导现象传递。传导是热量从一种物质传递到另一种物质而不移动物质的过程。接触式温度传感器是通过传导又或者是对流达到了热平衡的状态，使它的显示值可以直接地表示被测物体的温度的情况。一般来说，它的测量的精度是比较高的。在一定的温度内，它甚至能够测量出物体内部的温度的分别情况。1.3. 2.非接触式温度传感器装置传感元件不直接接触热源。他们利用对流现象进行传热。对流是通过物
7、质的运动传递热量的过程。非接触式传感器分为以下几类。1.4. 2.1.热敏电阻热敏电阻是一种电阻器，其电阻随温度变化。电阻是通过通过测量的小直流电来测量的，该电流导致电阻两端的压降。GlassCoated(a)BeadGlass(b)ProbeThermistor电阻温度计分为两种类型。负温度系数-用于检测温度。位置温度系数-用于控制电流。电阻温度计-金属的电阻随温度变化。金属的这种特性用于测量温度。电阻温度计使用钳作为传感元件，因此测量周围温度。ResistanceThermometer1.5. 2.2.热电偶热电偶在接触点将温度转换为电能。它的工作原理是金属具有不同的温度系数，当这两种金属
8、连接在一起时，电压就会感应，并且该电压与温度成正比。CurrentPMMCInstrumentThermocoupleInstrument1.3.2.3.集成电路温度传感器IC温度传感器使用温度传感元件和电子电路的组合来测量温度。集成的温度传感器具有线性特性。传感器的工作范围非常小。它位于OC200C之间，这是传感器的主要缺点之一。集成电路温度传感器是从制造工艺上对各种类型的传感器进行分类，是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC
9、o模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻Rl和电位器R2的电阻之和为IkC时，输出电压随温度的变化为ImV/K。但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为:把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R2,使二273.2mV0或在室温下(25C)条件下调整电位器，使=273.2+25=2982(mV)但这样调整只可保证在OC或25C附近有较高精度。2.光敏传感器2.1.概述检测光线强度，如用于自
10、动照明系统。光电传感器是将光信号转换为电信号的传感器。物理基础是光电效应，即光敏材料的电学特性都因受到光的照射而发生变化。它能够感应光线的强弱，当感应光强度不同，光敏探头的电阻值就会有变化。光敏传感器用于检测光的存在和强度。最常见的是光敏二极管(Photodiode),其根据光照的强弱产生电流。光敏传感器在摄影、自动照明、安全监控等领域发挥重要作用。2. 2.传感元件光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMc)S图像传感器等。光传感器是产量最多、应用最广的传
11、感器之一，它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。3. 3.工作原理光敏传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。4. 4.注意事项光敏传感器采用防静电袋封装。在使用的过程中应该避免在潮湿的环境中使用，还应该注意表面的损伤和污染程度，它们应该均会影响光电流。5. 5.应用领域光敏传感器主要应用于太阳能草坪灯、光控小夜灯、照相机、监控器
12、、光控玩具、声光控开关、摄像头、防盗钱包、光控音乐盒、生日音乐蜡烛、音乐杯、人体感应灯、人体感应开关等电子产品光自动控制领域。光敏传感器中最简单的电子器件是光敏电阻，它能感应光线的明暗变化，输出微弱的电信号，通过简单电子线路放大处理，可以控制LED灯具的自动开关。因此在自动控制、家用电器中得到广泛的应用，对于远程的照明灯具，例如：在电视机中作亮度自动调节，照相机中作自动曝光；另外，在路灯、航标等自动控制电路、卷带自停装置及防盗报警装置中等3.压力传感器6. 1.概述压力传感器用于测量物体的压力。它们可以基于压电效应、电容效应或压力传导效应工作。压力传感器广泛应用于工业自动化、汽车制造、医疗设备
13、等领域。压力传感器是工业实践中最常见的一种传感器。广泛用于各种工业自控环境，涉及航空航天、军工、石化、电力等众多行业。压力传感器按不同的测试压力类型，可分为：表压传感器、差压传感器和绝压传感器。表压传感器是能感受相对于环境压力的压力的传感器。图1表压传感器差压传感器是能感受两个压力间的差值的传感器。图2差压传感器绝压传感器是能感受相对于绝对压力的压力的传感器。这里的绝对压力是指物体承受的实际压力，是以真空状态为起点计算的压力。图3绝压传感器?.2.如何测量压力我们将均匀垂直作用在物体表面上的力称为压力。压力的单位是：帕斯卡,简写为Pa。压强的定义是：均匀垂直作用在物体表面单位面积的压力。在日常
14、生活和工程中，常把压强称为压力并用“P”表示。传统的压力传感器是机械结构的，这种传感器体积大，质量重还没有电学输出，精确度不高的同时也不利于信息传递。图4机械结构随着科技的的发展，新型的压力传感器产生了，它的体积小，质量轻，在众多领域中被广泛使用。图5新型压力传感器新型压力传感器可以将，压力的变化转换为阻值的变化。但电阻是不容易直接作为信号被采集的，所以我们还需要将电阻的变化转换为电压或电流的变化，以便于采集卡采集数据。要完成电阻到电压的转化，我们需要用到一种特殊的电路，那就是惠斯通电桥。图6惠斯通电桥它是能精确测量电阻变化的测量电路，有趣的是惠斯通电桥不是由惠斯通发明的，而是由英国发明家克里
15、斯蒂在1833年发明。因为惠斯通第一次用这种电路测量电阻，所以人们才把它称为惠斯通电桥。?.3.惠斯通电桥惠斯通电桥是由四个电阻，Rl、R2、R3、R4顺序连接形成的一个环形电路。环形电路的对角接入一个直流电源作为激励，另一个对角接入负载，它的四个电阻又叫做电桥的桥臂。分析图6可知，输出电压Vo是由R2处的电压值减去R3处的电压值得到。根据欧姆定律：VR2=VEX*R2R1+R2同理VR3=VEX*R3R3+R4所以VO=R3R3+R4-R2R1+R2*VEX简单通分可得：VO=R3*R1-R2*R4(R3+R4)*(R1+R2)*VEX,这里的VEX指的是电源电压。当R1R3=R2R4时，V
16、O=O,此时电桥平衡。如果我们改变任意桥臂的电阻,就会破坏电桥的平衡，使VO两端产生电位差，从而输出电压。这样我们就可以将电阻的变化转变为电压的变化。在使用惠斯通电桥作为测量电路时，一般将R4变为应变电阻，其他三个电阻Rl=R2=R3=R如图7：图7改变R4与上述电路分析一致，可以得到：V0=R2(2R+R*VEX在公式中VO、VEX和R都是已知量，则AR的值就可以计算出来。那么如何将电阻变化(ARR)与压力产生的应变建立联系呢?有一个公式=(ARR)/GF,其中GF是应变片的特性参数一一灵敏度，GF的值由生产商提供。这样就可以通过输出电压求出应变值，最终得到压力的大小。以上内容是惠斯通电桥中
17、的四分之一桥，那么二分之一桥与四分之一桥有何异同呢?我们先来看二分之一桥的电路图。图8改变R4和R3可见，二分之一桥只是将R3电阻也变为应变电阻。电路简化后则是:图9简化电路VO的计算也和四分之一桥相同，可以得到：VO=12-R+R12R+R1+R2*VEX=R2-R12(2R+R1+R2)*VEX因为二分之一桥有两个应变电阻，所以方程中出现了两个未知量R2和R而一个方程不能求解两个未知量的值，怎么办呢?我们仔细分析应变电阻在材料上的位置就会发现：当我们给材料一个向下的压力时，应变电阻R4拉伸的应变值为,随之而改变的应变电阻R3会收缩，应变值为v0R4与R3受力产生的应变比是一个固定值v,称为
18、泊松比。因为(ARR)GF,我们就可以将AR2用ARl表示出来，这样就可以求解方程。也就能通过输出电压计算出应变值。图11拉伸后我们在图12给出全桥的电路图:图12全桥全桥的计算与半桥计算方法相差不多，要注意的地方就是四个应变电阻的位置情况，因为它出现了四个未知量。这三种桥路都有这其自身的限制与优势,我们要根据实际情况进行选择。在使用惠斯通电桥时，电桥一般都不会处于平衡状态即VO=0,所以需要进行调零处理，一般有软件调零、调零电路、缓存调零这三种方法。其中调零电路是真实将电路中的不平衡消除，而另外两种方法只是在数值上将VO抵消掉，具体的实现方法我们就不一一详解了。现在我们已经得到了惠斯通电桥输
19、出的电压值V0,但这个电压值很小，一般都是毫伏级的电压。在传感器上标注的单位一般是mVV,表示的是传感器的灵敏度。当传感器灵敏度为2mVV,激励电源是IoV时，传感器的满载输出为20mVo这么小的输出电压，就需要经过放大电路或是运算放大器，将其放大为标准电压。?.4.放大器如图13,是一种常用的放大电路和运算放大电路：图13放大电路其工作原理这里就不做描述了。4.加速度传感器湿度传感器用于测量物体或环境中的湿度。它们可以基于电容、电阻或共振频率变化来检测湿度。湿度传感器在气象学、农业、仓储管理等领域发挥重要作用。6.1. 概述加速度传感器用于测量物体的加速度或振动。它们通常基于质量或弹簧的运动
20、来检测加速度。加速度传感器在汽车安全系统、运动追踪设备、航空航天工业等领域得到广泛应用。7. 2.加速度传感器测量原理加速度传感器是一种常用的物理量传感器，其基本原理是将加速度这一非电学物理量转换成电信号，从而实现对加速度的测量和监控。加速度传感器通常由质量块、阻尼器、弹性元件和敏感元件组成。当物体发生位移或速度变化时，质量块会随之产生惯性力，这个力作用在敏感元件上，使其产生形变或偏移，从而改变阻尼器和弹性元件的物理状态。这个变化可以通过电信号的形式输出，从而实现对加速度的测量。根据不同的测量原理，加速度传感器可以分为压阻式、压电式、电容式和光纤式等多种类型。其中，压阻式加速度传感器是最常用的
21、一种，其敏感元件为压敏电阻，当加速度作用时，压敏电阻的阻值会发生变化，从而改变电信号的输出。压电式加速度传感器的敏感元件为压电晶体，当加速度作用时，压电晶体会产生电信号输出。电容式加速度传感器的敏感元件为可变电容，当加速度作用时，电容值发生变化，从而改变电信号的输出。光纤式加速度传感器的敏感元件为光纤，当加速度作用时，光纤的折射率发生变化，从而改变光信号的传输。4. 3.电压输出型加速度传感器的特征电压输出型加速度传感器是一种常见的加速度传感器类型，其输出信号为模拟电压信号。这种传感器通常由信号调理电路、差分放大器和输出缓冲器等组成。当加速度作用在敏感元件上时，敏感元件会产生电信号，经过差分放
22、大器的放大和调理后，输出缓冲器将信号输出为模拟电压信号。电压输出型加速度传感器具有以下特征：1 .线性度好：由于敏感元件和放大电路的设计和校准，使得传感器的输出电压与输入的加速度成线性关系，线性度较高。2 .温度稳定性好：由于采用了温度补偿电路和材料稳定性好的敏感元件，使得传感器的输出电压受温度影响较小。3 .分辨率高：由于采用了高精度的放大电路和差分结构设计，使得传感器的分辨率较高。4 .响应速度快：由于采用了高速响应的敏感元件和放大电路，使得传感器的响应速度较快。5 .可靠性高：由于采用了耐冲击和耐振动的结构设计，使得传感器的可靠性较高。在实际应用中，电压输出型加速度传感器通常需要配合数据
23、采集系统和微控制器等设备使用，通过对采集到的电压信号进行处理和分析，实现对物体运动状态的监测和控制。同时，为了获得更准确的测量结果，需要对传感器的安装位置和使用环境进行合理的选择和配置。5.湿度传感器5. 1.概述人类的生存和社会活动与湿度密切相关。随着现代化的发展，很难找出一个与湿度无关的领域来。由于应用领域不同，对湿度传感器的技术要求也不同。从制造角度看，同是湿度传感器，材料、结构不同，工艺不同,其性能和技术指标(像精度方面)有很大差异，因而价格也相差甚远。对使用者来说，选择湿度传感器时，首先要搞清楚需要什么样的传感器；在自己的财力允许的情况下选购何种档次的产品，权衡好“需要与可能”的关系
24、，不至于盲目行事。从我们与用户的来往来看，觉得有以下几个问题值得注意。5. 2.选型5. 2.1.测量范围和测量重量、温度一样，选择湿度传感器首先要确定测量范围。除了气象、科研部门外，搞温、湿度测控的一般不需要全湿程(0100%RH)测量。在当今的信息时代，传感器技术与计算机技术、自动控制技术紧密结合着。测量的目的在于控制，测量范围与控制范围合称使用范围。当然，对不需要搞测控系统的应用者来说，直接选择通用型湿度仪就可以了。6. 2.2.测量精度和测量范围一样，测量精度同是传感器最重要的指标。每提高一个百分点.对传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大
25、，售价也相差甚远。例如进口的1只廉价的湿度传感器只有几美元，而1只供标定用的全湿程湿度传感器要几百美元，相差近百倍。所以使用者一定要量体裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。生产厂商往往是分段给出其湿度传感器的精度的。如中、低湿段(080%RH)为2%RH,而高湿段(80100%RH)为4%RH而且此精度是在某一指定温度下(如25)的值。如在不同温度下使用湿度传感器.其示值还要考虑温度漂移的影响。众所周知，相对湿度是温度的函数，温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1。将产生0.5%RH的湿度变化(误差)。使用场合如果难以做到恒温，则提出过高的测湿精度是不合适的。因为湿度随着温度的变
26、化也漂忽不定的话，奢谈测湿精度将失去实际意义。所以控湿首先要控好温，这就是大量应用的往往是温湿度一体化传感器而不单纯是湿度传感器的缘故。多数情况下，如果没有精确的控温手段，或者被测空间是非密封的，5%RH的精度就足够了。对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间，或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合，再选用3%RH以上精度的湿度传感器。与此相对应的温度传感器.其测温精度须足0.3C以上，起码是0.5C的。而精度高于2%RH的要求恐怕连校准传感器的标准湿度发生器也难以做到，更何况传感器自身了。国家标准物质研究中心湿度室的文章认为：“相对湿度测量仪表，即使在2025下，要达到2%RH的准确度仍是很困难的。
27、”7. 3.原理8. 3.1.前述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
28、其测量精度及长期稳定性。这方面没有干湿球测湿方法好。下面对各种湿度传感器进行简单的介绍。5.3.2.氯化锂湿度传感器5.3.2.1.电阻式氯化锂湿度计第一个基于电阻湿度特性原理的氯化锂电湿敏元件是美国标准局的F.W.Dunmore研制出来的。这种元件具有较高的精度，同时结构简单、价廉，适用于常温常湿的测控等一系列优点。氯化锂元件的测量范围与湿敏层的氯化锂浓度及其它成分有关。单个元件的有效感湿范围一般在20%RH以内。例如0.05%的浓度对应的感湿范围约为(80100%RH,0.2%的浓度对应范围是(6080)%RH等。由此可见，要测量较宽的湿度范围时，必须把不同浓度的元件组合在一起使用。可用于
29、全量程测量的湿度计组合的元件数一般为5个，采用元件组合法的氯化锂湿度计可测范围通常为(15100)%RH,国外有些产品声称其测量范围可达(2100)%RH。5.3.2.2.露点式氯化锂湿度计露点式氯化锂湿度计是由美国的Forboro公司首先研制出来的，其后我国和许多国家都做了大量的研究工作。这种湿度计和上述电阻式氯化锂湿度计形式相似，但工作原理却完全不同。简而言之，它是利用氯化锂饱和水溶液的饱和水汽压随温度变化而进行工作的。5.3.3.碳湿敏元件碳湿敏元件是美国的E.K.Carver和C.W.Breasefield于1942年首先提出来的，与常用的毛发、肠衣和氯化锂等探空元件相比，碳湿敏元件具
30、有响应速度快、重复性好、无冲蚀效应和滞后环窄等优点，因之令人瞩目。我国气象部门于70年代初开展碳湿敏元件的研制，并取得了积极的成果，其测量不确定度不超过5%RH,时间常数在正温时为23s,滞差一般在7%左右，比阻稳定性亦较好。5.3.4.氧化铝湿度计氧化铝传感器的突出优点是，体积可以非常小（例如用于探空仪的湿敏元件仅90m厚、12mg重），灵敏度高（测量下限达110C露点），响应速度快（一般在0.3s到3s之间），测量信号直接以电参量的形式输出，大大简化了数据处理程序，等等。另外，它还适用于测量液体中的水分。如上特点正是工业和气象中的某些测量领域所希望的。因此它被认为是进行高空大气探测可供选择
31、的几种合乎要求的传感器之一。也正是因为这些特点使人们对这种方法产生浓厚的兴趣。然而，遗憾的是尽管许多国家的专业人员为改进传感器的性能进行了不懈的努力，但是在探索生产质量稳定的产品的工艺条件，以及提高性能稳定性等与实用有关的重要问题.上始终未能取得重大的突破。因此，到目前为止，传感器通常只能在特定的条件和有限的范围内使用。近年来，这种方法在工业中的低霜点测量方面开始崭露头角。5.3.5.陶瓷湿度传感器在湿度测量领域中，对于低湿和高湿及其在低温和高温条件下的测量，到目前为止仍然是一个薄弱环节，而其中又以高温条件下的湿度测量技术最为落后。以往，通风干湿球湿度计几乎是在这个温度条件下可以使用的唯一方法
32、，而该法在实际使用中亦存在种种问题，无法令人满意。另一方面，科学技术的进展，要求在高温下测量湿度的场合越来越多，例如水泥、金属冶炼、食品加工等涉及工艺条件和质量控制的许多工业过程的湿度测量与控制。因此，自60年代起，许多国家开始竞相研制适用于高温条件下进行测量的湿度传感器。考虑到传感器的使用条件，人们很自然地把探索方向着眼于既具有吸水性又能耐高温的某些无机物上。实践已经证明，陶瓷元件不仅具有湿敏特性，而且还可以作为感温元件和气敏元件。这些特性使它极有可能成为一种有发展前途的多功能传感器。寺口、福岛、新田等人在这方面已经迈出了颇为成功的一步。他们于1980年研制成称之为“湿瓷II型”和“湿瓷HI
33、型”的多功能传感器。前者可测控温度和湿度，主要用于空调，后者可用来测量湿度和诸如酒精等多种有机蒸气，主要用于食品加工方面。以上几种是应用较多的几种类型传感器，另外还有其他根据不同原理而研制的湿度传感器，这里就不一一介绍了。5.4.时漂和温漂几乎所有的传感器都存在时漂和温漂。由于湿度传感器必须和大气中的水汽相接触，所以不能密封。这就决定了它的稳定性和寿命是有限的。一般情况下，生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年，到期负责重新标定。请使用者在选择传感器时考虑好日后重新标定的渠道，不要贪图便宜或迷信洋货而忽略了售后服务问属。温漂在上1节已经提到。选择湿度传感器要考虑应用场合的温度变化范围
34、,看所选传感器在指定温度下能否正常工作，温漂是否超出设计指标。要提醒使用者注意的是：电容式湿度传感器的温度系数a是个变量，它随使用温度、湿度范围而异。这是因为水和高分子聚合物的介电系数随温度的改变是不同步的,而温度系数又主要取决于水和感湿材料的介电系数，所以电容式湿敏元件的温度系数并非常数。电容式湿度传感器在常温、中湿段的温度系数最小，5-25C时，中低湿段的温漂可忽略不计。但在高温高湿区或负温高湿区使用时，就一定要考虑温漂的影响，进行必要的补偿或修正。领域部门温度()湿度(RH)纺织纺纱厂2360织布厂1885医药制药厂10305060手术室23265060轻工印刷厂23274951卷烟厂2
35、1245565火柴厂182250电子半导体223045计算机房20304070通讯电缆充气-1030020食品啤酒发酵485070农业良种培育154040-75领域部门温度(C)湿度(RH)人工大棚54040-100仓储水果冷冻-3580-90地下菜窖-3T70-80文物保管16-185055注：在不同领域的使用范围(RHC)5.5.与传统测湿方法的关系早在18世纪人类就发明了干湿球和毛发湿度计，而电子式湿度传感器是近几十年,特别是近20年才迅速发展起来的。新旧事物的交替与人们的观念转变很有关系。由于干湿球、毛发湿度计的价格仍明显低于湿度传感器，造成一部分人对电子湿度传感器价格的不认可。正好像
36、用惯了扫帚的人改用吸尘器时，总觉得花几百元钱买一台吸尘器有些不上算，不如花几元钱买把扫帚那样心理容易平衡。由于传统测湿方法在人们的脑海中印象太深了，一些人形成了只有干湿球湿度计才是准确的固有概念。有些用户拿干湿球湿度计来对比刚购得的湿度传感器，如发现示值不同，马上认为湿度传感器不准。须知干湿球的准确度只有5%7%RH,不但低于电子湿度传感器，而且还取决于干球、湿球两支温度计本身的精度；湿度计必须处于通风状态：只有纱布水套、水质、风速都满足一定要求时，才能达到规定的准确度。湿度传感器生产厂在产品出厂前都要采用标准湿度发生器来逐支标定，最常用分流式标准湿度发生器来进行标定。所以希望用户在需要校准时
37、也采用相同的方法，避免用准确度低的器具去校准或比对精度高的传感器。5.6.注意事项湿度传感器是非密封性的，为保护测量的准确度和稳定性，应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。也避免在粉尘较大的环境中使用。为正确反映欲测空间的湿度，还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处。如果被测的房间太大，就应放置多个传感器。有的湿度传感器对供电电源要求比较高，否则将影响测量精度.或者传感器之间相互干扰，甚至无法工作。使用时应技要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。传感器需要进行远距离信号传输时，要注意信号的衰减问题。当传输距离超过20Om以上时，建议选用频率输出信号的湿度传感器。由于湿
38、敏元件都存在一定的分散性，无论进口或国产的传感器都需逐支调试标定。大多数在更换湿敏元件后需要重新调试标定，对于测量精度比较高的湿度传感器尤其重要。湿度传感器现在正在被广泛应用，湿度传感器能够很好的监控环境中湿度，在食品保护，环境检测等方面有着重要的应用，我们在使用湿度传感器的时候应该充分了解湿度传感器的结构已经在使用过程中的一些注意事项。湿度传感器的形式不是很多，但是不管是什么样的湿度传感器在使用过程中还是要注意以上几个细节问题，不仅仅是湿度传感器所有的传感器在使用过程中都有它的注意事项，我们在使用的时候应该首先阅读使用说明书已经和厂家咨询相关的问题，才能更好的使用。5.7.发展趋势介绍湿敏元
39、件的特性，重点阐述集成湿度传感器、单片智能化湿度/温度传感器的性能特点及产品分类，最后给出集成湿度传感器典型产品的技术指标。在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境湿度进行测量及控制。但在常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数。用干湿球湿度计或毛发湿度计来测量湿度的方法，早已无法满足现代科技发展的需要。这是因为测量湿度要比测量温度复杂的多，温度是个独立的被测量，而湿度却受其他因素（大气压强、温度）的影响。此外，湿度的标准也是一个难题。国外生产的湿度标定设备价格十分昂贵。近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化
40、、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度/温度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。5.8.特性湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要电阻式、电容式两大类。5.8.1.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。湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。湿敏电阻的优点是灵敏度高，主要缺点是线性度和产品的互换性差。5.8.2.湿敏电容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、酷酸醋酸纤维等。当环境湿度
41、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。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。国外生产湿敏电容的主厂家有HUmireI公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司生产的SHIlOO型湿敏电容为例，其测量范围是(1%99%)RH,在55%RH时的电容量为180pF(典型值)。当相对湿度从0变化到100%时，电容量的变化范围是163pF202pF0温度系数为004pFC,湿度滞后量为1.5%,响应时间为5so除电阻式、电容式湿
42、敏元件之外，还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件(利用感湿膜重量的变化来改变振荡频率)、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。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。5.9.特点目前，国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为Honeywell公司(HlH-3602、HIH-3605HlH-3610型)，HUmirel公司(HMI500、HM1520HF3223.HTF3223型)，SenSirOn公司(SHTI1、SHTI5型)。这些产品可分成以下三种类型：5.9.1.线性电压输出式集成湿度传感器典型产
43、品有HlH3605/3610、HMI500/1520。其主要特点是采用恒压供电，内置放大电路，能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号，响应速度快,重复性好，抗污染能力强。5.9.2.线性频率输出集成湿度传感器典型产品为HF3223型。它采用模块式结构，属于频率输出式集成湿度传感器,在55%RH时的输出频率为875OHZ(型值)，当相对湿度从10%变化到95%时，输出频率就从956OHZ减小到8030Hz。这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或单片机、价格低等优点。5.9.3.频率/温度输出式集成湿度传感器典型产品为HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外，还增加了温
44、度信号输出端，利用负温度系数(NTC)热敏电阻作为温度传感器。当环境温度变化时，其电阻值也相应改变并且从NTC端引出，配上二次仪表即可测量出温度值。5.9.4.单片智能化湿度/温度传感器2002年Sensiron公司在世界上率先研制成功SHTI1、SHT15型智能化湿度/温度传感器，其外形尺寸仅为7.6(mm)5(mm)2.5(mm),体积与火柴头相近。出厂前，每只传感器都在温度室中做过精密标准，标准系数被编成相应的程序存入校准存储器中，在测量过程中可对相对湿度进行自动校准。它们不仅能准确测量相对温度，还能测量温度和露点。测量相对温度的范围是0100%,分辨力达003%RH,最高精度为2%RH
45、测量温度的范围是-40C+123.8C,分辨力为001C测量露点的精度vlC在测量湿度、温度时A/D转换器的位数分别可达12位、14位。利用降低分辨力的方法可以提高测量速率，减小芯片的功耗。SHTU/15的产品互换性好，响应速度快，抗干扰能力强，不需要外部元件，适配各种单片机，可广泛用于医疗设备及温度/湿度调节系统中。芯片内部包含相对湿度传感器、温度传感器、放大器、14位A/D转换器、校准存储器(E2PR0M)、易失存储器(RAM)是、状态寄存器、循环冗余校验码(CRC)寄存器、二线串行接口、控制单元、加热器及低电压检测电路。其测量原理是首先利用两只传感器分别产生相对湿度、温度的信号，然后经过
46、放大，分别送至A/D转换器进行模/数转换、校准和纠错，最后通过二线串行接口将相对湿度及温度的数据送至Co鉴于SHT11/15输出的相对湿度读数值与被测相对湿度呈非线性关系，为获得相对湿度的准确数据，必须利用C对读数值进行非线性补偿。此外当环境温度TA+25C时，还需要对相对湿度传感器进行温度补偿。芯片内部有一个加热器。将状态寄存器的第2位置“1”时该加热器接通电源，可使传感器的温度大约升高5,电源电流亦增加8mA(采用+5V电源使用加热器可实现以下三种功能：通过比较加热前后测出的相对湿度值及温度值，可确定传感器是否正常工作；在潮湿环境下使用加热器，可避免传感器凝露;测量露点时也需要使用加热器。露点也是湿度测量中的一个重要参数，它表示在水汽冷却过程中最初发生结露的温度。为了计算露点，SenSirion公司还向用户提供一个测量露点的程序“SHTxdp.bsx”。利用该程序可以控制内部加热器的通、断，再根据所测得的温度值及相对湿度值计算出露点。在命令响应界面上运行此程序时，计算机屏幕上就显示提示符用户首先从键盘上输入字母“S”，然后输入相应的数字，即可获得下述结果：输入数字“1”时，测量并显示出摄氏温度dgC=xx.x
