湿度传感器的发展趋势

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1、湿度传感器的发展趋势

2、第1摘要：介绍湿敏元件的特性，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。关键词：集成湿度传感器单片智能湿度/温度传感器校准补偿在工农业生产、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

3、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、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。1湿敏元件的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。1.1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。1.2湿敏电

4、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Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司生产的SH1100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

5、的变化范围是163pF～202pF。温度系数为0.04pF/℃，湿度滞后量为±1.5%，响应时间为5s。除电阻式、电容式湿敏元件之外，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。表1集成湿度传感器的主要技术指标产品型号测量范围/（%RH）测量精度/（%RH）电源电压/V电源电流μA输出范围或输出形式工作温度范围/℃主要特点HIH-36020～100±24～5.82000.8V～3.9-40～+8

6、5线性电压输出线，HIH-3610的性能最好，抗污染能力最强HIH-36050～100±24～5.82000.8V～3.9V-40～+85HIH-36100～100±24～5.82000.8V～3.9V-40～+85HM15000～100±354001V～4V-30～+60线性电压输出式，互换性好，不怕水浸。HM1520特别适合测量低温度HM15200～20±254001V～1.6V-30～+60线性频率输出式HF322310～95±551009650Hz～8030Hz-40～+85频率/温度输出线，带NTC热敏电阻测量温度HTF322310～95±551009650Hz～8030Hz

7、，还能输出代表-30℃～+80℃温度的电阻值-40～+85SHT1110～95±3.52.45.528μA（12位）串行数据-40～+120温度/温度输出式，单片智能化，适配μPSHT1510～95±22.45.5串行数据-40～+1202集成湿度传感器的性能特点及产品分类目前，国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为Honeyirel公司（HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型），Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。这些产品可分成以下三种类型：2.1线性电压输出式集成湿度传感器典型产品有HIH3605/3610、HM1500/1520。其主要

8、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。2.2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8750Hz（型值），当上对湿度从10%变化到95%时，输出频率就从9560Hz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。2.3频率/温度输出式集成