自动检测课程设计报告

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湿度传感器及应用

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摘要

在现代社会信息科技的不断迅速发展中，计算机技术、网络技术和传感器技术的高速更新，使得湿度的测量正朝着自动化、智能化、网络化发展。随着2011年物联网作为新兴产业列入国家发展战略，传感器技术作为物联网的最前端—感知层，在其发展中占了举足轻重的地位。而湿度作为日常生产、生活中最重要的参数之一，它的检测在各种环境，各个领域都对起了重要作用。

湿度是表示空气中水蒸气含量的物理量，湿度传感器是指检测外界环境湿度的传感器，它将所测环境湿度转换为便于处理、显示、记录的电(频率)信号等。它与人们的生产、生活密切相关。湿度的检测广泛应用于工业、农业、国防、科技、生活等各个领域。例如，集成电路的生产车间相对湿度低于30%时，容易产生静电感应而影响生产；粉尘大的车间由于湿度小产生静电易发生爆炸；纺织厂的湿度低于65～70%RH时会断线。它是一类重要的化学传感器，在仓贮、工业生产、过程控制、环境监测、家用电器、气象等方面有着广泛的应用。

测量电路由湿度传感器，差动放大器，同相加法放大器等主电路组成；为了实现温

度补偿功能，选择铂电阻温度传感器采集环境温度，通过转换电桥和差动放大，输入同相加法器实现加法运算，补偿环境温度对湿度传感器的影响，其中转换电桥工作电压由差动放大器输出电压通过电压跟随器提供。

应用IH3605型温度传感器与集成运放设计测量湿度的电路，测量相对湿度(RH)的范围为0%~l00%，电路输出电压为0~10V。要求测量电路具有调零功能和温度补偿功能。使用环境温度为0℃~85℃。

本次设计的是湿度传感器，主要对湿度传感器的工作原理、组成结构加以论述，并对其测量原理图进行分析，进而使我们能够更深层的对湿度传感器进行理解；除此之外，在本次设计中也简要介绍了湿度传感器的相关特性以及参数如何选择，以便于用户能够正确选用相应的种类和型号。

另外，我又结合了实际案例对湿度传感器的应用技术和应用领域加以分析，并概括了其日后的发展趋势。

关键词：工作原理；组成结构；测量原理图；特性及参数选择；应用；发展趋势

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目 录

第一章 引言 1.1 背景介绍 1.2 目的和意义

第二章 湿度传感器的概述 2.1 湿度及其表示方法 2.1.1 绝对湿度 2.1.2 相对湿度 2.1.3 含湿量

2.2 湿度传感器及其特性参数

2.3 湿度传感器的分类

第三章、湿度传感器的原理及框图

3.1、湿度传感器的原理

3.2 电路设计原理框图

3.3各组成部分的工作原理

第四章、湿度传感器的选用及应用

4.1、如何选用湿度传感器 4.1.2、湿度传感器的分类及特点 4.2、对湿度传感器性能作初步判断的方法 4.2.1测量范围 4.2.2测量精度 4.3、湿度传感器的应用 4.3.1、在湿度测量系统中的应用 4.3.2、在工业过程自动控制中的应用

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第一章 引言

1.1 背景介绍

湿度是表示空气中水蒸气含量的物理量，它与人们的生产、生活密切相关。湿度的检测广泛应用于工业、农业、国防、科技、生活等各个领域。例如，集成电路的生产车间相对湿度低于30%时，容易产生静电感应而影响生产；粉尘大的车间由于湿度小产生静电易发生爆炸；纺织厂的湿度低于65～70%RH时会断线。可见，湿度测量在各个行业都是至关重要的。 湿度是控制人类生活条件基本因素之一。最早是气象部门需要对人类生存环境中的湿度进行观测和测量。随着信息产业的发展及工业化的进步,湿度不仅仅直接或间接影响着人类的基本生活条件,还表现在对工农业、生物制品、医药卫生、科学研究、国防建设等方面的影响。所以，在这些领域内，越来越需要采用湿度传感器，对产品质量的要求越来越高，对环境温湿度的控制以及对工业材料水份值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一。

湿度传感器是现代传感技术发展方向之一。世界各国对湿度传感器的研究非常活跃，研究重点之一是开发新型湿度敏感元件，因为新型高灵敏度和适用范围广的湿度敏感元件是实现湿度传感器技术新突破的前提。而敏感元件的性能主要取决于两个重要因素，即构成元件的材料和制备元件的加工技术，因此应用新技术、新材料是研究开发新型湿度敏感元件的重要手段，也是设立本课题的着眼点所在。湿度敏感元件的性能除了由其功能材料决定以外，还与其加工工艺有关。将现代先进制造技术引入传感器技术，例如水热腐蚀制备纳米薄膜技术、钝化技术等，能制作出质地均匀、性能稳定、可靠性高、体积小、重量轻的敏感元件。近几年 ，以纳米多孔硅为感湿材料的湿度传感器开始在国际上受到关注，这是因为它初步显示出了一些优异的性能。 1.2 目的和意义

课程设计是专业课《自动检测技术及仪表》课程教学中的重要组成环节，其目的是通过课程设计的教学实践，使学生对所学的基础理论和专业知识得到巩固，并使学生得到运用所学理论知识解决实际问题的初步认识和锻炼。掌握相关课题的资料收集、整理；方案的设计和对比；提高学生的分析、综合能力以及工程设计中计算和绘图的基本能力，为后续的毕业设计和工程实践作必要

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的准备。

课程设计的主要任务是使学生掌握相关传感器或检测仪表的原理、结构及在工程中的实际应用。

同时，在课程设计的过程中，能够锻炼同学们解决问题和分析问题的能力。在此基础上，能够对所设计的传感器或仪表得到更进一步地认识和了解，为以后学习更深的知识打下扎实的基础。

第二章、湿度传感器的概述

2.1 湿度及其表示方法

在自然界中，凡是有水和生物的地方，在其周围的大气里总是含有或多或少的水汽。

大气中含有水汽的多少，表示大气的干、湿程度，用湿度来表示，也就是说，湿度是表示大气干湿程度的物理量。

大气湿度有三种常用的表示方法，即绝对湿度、相对湿度和含湿量。 2.1.1 绝对湿度

每m3湿空气在标况下（0℃，1大气压）所含湿空气的重量，即水蒸气密度，单位为g/m3。

PnVn?RnT由气体状态方程： 式（2.1.1）

PPPn1???n?n?1000?2.169式VnRnT461T273.15??w（2.1.2）

所以测得被测空气的水蒸气分压力，及干球温度即可求得绝对湿度。 绝对湿度只能说明湿空气中实际所含水蒸汽的质量，而不能说明湿空气干燥或潮湿的程度及吸湿能力的大小。 2.1.2 相对湿度

空气中水蒸气分压力Pn与同温度下饱和水蒸气分压力Pb的比值。

P式??n?100%Pb（2.1.3）

Pn?Pb.s?A(?w??s)B 式

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（2.1.4）

式??f(?w,?s,v,B)（2.1.5）

其中：

Pb.s—相应于湿球温度的饱和水蒸气压力； Pb—干球温度对应的饱和水蒸气压力； B—大气压力；

A—与风速有关的系数。

相对湿度表征湿空气中水蒸气接近饱和含量的程度。φ值小，说明湿空气饱和程度小，吸收水蒸气的能力强；φ值大则说明湿空气饱和程度大，吸收水蒸气的能力弱。 2.1.3 含湿量

空气由干空气和湿空气组成，每kg干空气所含水蒸气的量，称为含湿量。符号d，单位g/kg。

mSd?1000 式mw（2.1.6）

应用理想气体状态方程

水蒸气： 式PnVn?msRnTn（2.1.7）

PwVw?mwRwTw干空气： 式（2.1.8）

因为水蒸气与干空气均匀混合，故Vn=Vw，Tn=Tw，又：Rn=461，Rw=287

mPVR287PnPmmPPVVnRRTTTPP287PPPP??P?PP1000?10001000??wwwwww1000622nn??622622nnn???622bbbdd?1000?1000SSS??1000nnnnn????10001000nn ??622622?622622622mRPVPPB??PB?mmRRTTPVVPw461PwPBB?PPBB?????PbPbPbwwnTnnPwww461wwnnnwwwwwnnn

PnVnRwTwPn287PnPn?Pb??1000 ?622?622?622式RnTnPwVwPw461PwB?PnB??Pb（2.1.9）

所以，当大气压力为定值，含湿量是水蒸气分压力的函数。

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2.2 湿度传感器及其特性参数

湿度传感器是指能将湿度转换为与其成一定比例关系的电量输出的器件式装置。

湿度传感器的特性参数如下： 一、 湿度量程

保证一个湿敏期间能够正常工作所允许环境相对湿度可以变化的最大范围，称为这个湿敏器件的湿度量程。湿度量程越大，其实际使用价值越大。理想的湿敏元件的使用范围应当是0-100%RH的全量程。

二、感湿特征量----相对湿度特性曲线

每一种湿敏元件都有其感湿特征量，如电阻、电容、电压、频率等。湿敏元件的感湿特征量随环境相对湿度变化的关系曲线，称为该元件的感湿特征量——相对湿度特性曲线，简称感湿特性曲线。人们希望特性曲线应当在全量程上是连续的，曲线各处斜率相等，即特性曲线呈直线。斜率应适当，因为斜率过小，灵敏度降低；斜率过大，稳定性降低，这些都会给测量带来困难。

三、 灵敏度

湿敏元件的灵敏度，就其物理含义而言，应当反映相对于环境湿度的变化、元件感湿特征量的变化程度。因此，它应当是湿敏元件的感湿特性曲线斜率。在感湿特性曲线是直线的情况下，用直线的斜率来表示湿敏元件的灵敏度是恰当而可行的。

然而，大多数湿敏元件的感湿特性曲线是非线性的，在不同的相对湿度范围内曲线具有不同的斜率。因此，这就造成用湿敏元件感湿特性曲线的斜率来表示灵敏度的困难。

目前，虽然关于湿敏元件灵敏度的表示方法尚未得到统一，但较为普遍采样的方法使用元件在不同环境湿度下的感湿特征量之比来表示灵敏度。

四、 湿度温度系数

湿敏元件的湿度温度系数是表示感湿特性曲线随环境温度而变化的特性参数，在不同的环境温度下，湿敏元件的感湿特性曲线是不相同的，它直接给测量带来误差。

湿敏元件的湿度温度系数定义为：在湿敏元件感湿特征量恒定的条件下，该感湿特征量值所表示的环境相对湿度随环境温度的变化率。

综上所述，作为理想的湿度传感器希望能满足下列要求： （1） 在各种气体环境下特性稳定，不受尘埃附着的影响，使用寿命长； （2） 受温度的影响小； （3） 线性重复性好，灵敏度高，迟滞回差小，响应速度快； （4） 小型，易于制作和安装，且互换性好。

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2.3 湿度传感器的分类

湿度传感器的种类很多，据不完全统计，湿度传感器系列、类型分为物性型、结构型和其他形式，而物性型有分为电解质系、半导体及陶瓷系和有机高分子聚合物系。所以，其种类繁多可见一斑。

在此处，仅将部分列举如下：

（1）电解质型：以氯化锂为例，它在绝缘基板上制作一对电极，涂上氯化锂盐胶膜。氯化锂极易潮解，并产生离子导电，随湿度升高而电阻减小。 （2）陶瓷型：一般以金属氧化物为原料，通过陶瓷工艺，制成一种多孔陶瓷。利用多孔陶瓷的阻值对空气中水蒸气的敏感特性而制成。

（3）高分子型：先在玻璃等绝缘基板上蒸发梳状电极,通过浸渍或涂覆,使其在基板上附着一层有机高分子感湿膜。有机高分子的材料种类也很多,工作原理也各不相同。

（4）单晶半导体型：所用材料主要是硅单晶，利用半导体工艺制成。制成二极管湿敏器件和MOSFET湿度敏感器件等。其特点是易于和半导体电路集成在一起。

第三章、湿度传感器的原理及框图

3.1、湿度传感器的原理

湿度传感器测量电路由湿度传感器，差动放大器，同相加法放大器等主电路组成；为了实现温度补偿功能，选择铂电阻温度传感器采集环境温度，通过转换电桥和差动放大，输入同相加法器实现加法运算，补偿环境温度对湿度传感器的影响，其中转换电桥工作电压由差动放大器输出电压通过电压跟随器提供。

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

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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。下面对各种湿度传感器进行简单的介绍。 1、氯化锂湿度传感器

（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（80～100）%RH ，0.2%的浓度对应范围是（60～80）%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（15～100）%RH，国外有些产品声称其测量范围可达（2 ～100）%RH 。 （2）露点式氯化锂湿度计

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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。 2、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2～3s，滞差一般在7%左右，比阻稳定性亦较好。 3、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90μm厚、12mg重），灵敏度高（测量下限达-110℃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

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露头角。

4、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，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，许多国家开始竟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。寺日、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 - Ⅲ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。

以上两种是应用较多的传感器，另外还有其他根据不同原理而研制的湿度

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昆明理工大学 课程设计 正文 传感器如：氧化铝湿度计、碳湿敏元件等

湿度传感器测量电路由湿度传感器，差动放大器，同相加法放大器等主电路组成；为了实现温度补偿功能，选择铂电阻温度传感器采集环境温度，通过转换电桥和差动放大，输入同相加法器实现加法运算，补偿环境温度对湿度传感器的影响，其中转换电桥工作电压由差动放大器输出电压通过电压跟随器提供。

3.2 电路设计原理框图

原理框图：

湿度传感器差动放大器1电压跟随器同相加法器输出PT电阻传感器转换电桥差动放大器2图3-1 原理框图

3.3各组成部分的工作原理 总的工作原理图：

20μF3AX3 ╳210kΩ100kΩ╳6湿度传感器51kΩ10μF51kΩ3DG62kΩ20μF2.2kΩ10μF10μF2kΩ100mA

10μFU

3kΩ╳2100kΩ9V

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1、差动放大电路

差动放大器:是把二个输入信号分别输入到运算放大器的同相和反相二个输入端，然后在输出端取出二个信号的差模成分，而尽量抑制二个信号的共模成分的电路。采用差动放大器电路，有利于抑制共模干扰和减小漂移。

图4-1 差动放大电路

R2R2R4uo??ui1?(1?)ui2

R1R1R3?R4如果满足R2/R1?R4/R3：则uo??2、温度补偿电路

R2(ui2?ui1)。 R1湿度传感器具有正或负的温度系数，其温度系数大小不一，工作温区有宽有窄。所以要考虑温度补偿问题。

对于半导体陶瓷传感器，其电阻与温度的的关系一般为指数函数关系，通常其温度关系属于NTC型，即

H：相对湿度； T：绝对温度；

R0：在T=0℃相对湿度H=0时的阻值； A：湿度常数；B：温度常数。

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温度系数＝ 湿度系数＝

湿度温度系数＝

若传感器的湿度温度系数为0.07％RH/℃，工作温度差为30℃，测量误差为0.21％RH/℃，则不必考虑温度补偿；若湿度温度系数为0.4％RH/℃，则引起12％RH/℃的误差,必须进行温度补偿。在考虑到对湿度传感器进行线性处理和温度补偿，常常采用电桥放大电路构成湿度测量电路。

由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路或由传感器和运算放大器构成的电桥都称为电桥放大电路。

电桥放大电路应用于电参量式传感器，如电感式、电阻应变式、电容式传感器等，经常通过电桥转换电路输出电压或电流信号，并用运算放大器作进一步放大，或由传感器和运算放大器直接构成电桥放大电路，输出放大了的电压信号。

ua

R u

R

R (1+δ)

ub

图4-2 差动输入电桥放大电路

R1

R

∞ - + N

+

uo

R2=R1

Ru1??当R1?R2＞＞R时：ua?uo()?，ub?u。R?2R122??

２R?u若运放工作在理想状态，即ua?ub，则uo＝(１＋１)。R１?(?/2）43

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3、加法比例运算电路

运算放大器在各种测量线路中完成信号调理和运算功能。当今，第四代运算放大电路已经非常接近理想放大器特性运算放大器加法比例运算电路可以实现信号的求和以及放大。

R1

Rf

- R2 u i1

R3 ui2 u+ + + ?uo

图4-3 加法比例运算电路 取

R2R1RfR3R2=，则uo=(1+)(ui1+ui2) R3RfR1R2?R3R2?R312Rf)(ui1+ui2) R1当R2=R3时，uo=（1+

第四章、湿度传感器的选用及应用

4.1、如何选用湿度传感器 4.1.2、湿度传感器的分类及特点

湿度传感器，分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度，需要在这方面作深入的了解。湿度传感器具有如下特点：

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1. 精度和长期稳定性

湿度传感器的精度应达到±2%~±5%RH，达不到这个水平很难作为计量器具使用，湿度传感器要达到±2%~±3%RH的精度是比较困难的，通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净的气体中测量的。在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质量的头等问题，年漂移量控制在1%RH水平的产品很少，一般都在±2%左右，甚至更高。

2. 湿度传感器的温度系数

湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃范围内，而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下 ，其温度系数又有差别。温漂非线性，这需要在电路上加温度补偿式。采用单片机软件补偿，或无温度补偿的湿度传感器是保证不了全温范围的精度的，湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿不出较好的效果，只有采用硬件温度跟随性补偿才会获得真实的补偿效果。湿度传感器工作的温度范围也是重要参数。多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作。 3. 湿度传感器的供电

金属氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化锂等湿敏材料施加直流电压时，会导致性能变化，甚至失效，所以这类湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的交流电压。必须是交流电供电。

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4. 互换性

目前，湿度传感器普遍存在着互换性差的现象，同一型号的传感器不能互换，严重影响了使用效果，给维修、调试增加了困难，有些厂家在这方面作出了种种努力，（但互换性仍很差）取得了较好效果。

5. 湿度校正

校正湿度要比校正温度困难得多。温度标定往往用一根标准温度计作标准即可，而湿度的标定标准较难实现，干湿球温度计和一些常见的指针式湿度计是不能用来作标定的，精度无法保证，因其要求环境条件非常严格，一般情况，（最好在湿度环境适合的条件下）在缺乏完善的检定设备时，通常用简单的饱和盐溶液检定法，并测量其温度。

4.2、对湿度传感器性能作初步判断的方法

在湿度传感器实际标定困难的情况下，可以通过一些简便的方法进行湿度传

感器性能判断与检查。一致性判定，同一类型，同一厂家的湿度传感器产品最好一次购买两支以上，越多越说明问题，放在一起通电比较检测输出值，在相对稳定的条件下，观察测试的一致性。若进一步检测，可在24h内间隔一段时间记录，一天内一般都有高、中、低3种湿度和温度情况，可以较全面地观察产品的一致性和稳定性，包括温度补偿特性。 4.2.1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(0-100%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

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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。 4.2.2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—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，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(0一80%RH)为±2%RH，而高湿段(80—100%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—体化传感器而不单纯是湿度传感器的缘故。 4.3、湿度传感器的应用

4.3.1、在湿度测量系统中的应用

1、在70℃以下（通常在-40℃以上）时，若环境较干净，则使用高分子传感器，污染严重的使用陶瓷传感器（加热清洗再生型）。由于它存在加热清洗过程，不能连续测量，且耗能较大(1～10W)。但寿命长，使用时可选加热清周期较长的传感器，如氯氧基磷灰石陶瓷传感器，2～3个月洗一次，此外，

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内热式比外热型耗能低。

2、在70～100℃范围内测湿度，使用具有加热清洗的陶瓷传感器，为提高精度可进行线性及温度补偿。为了实现更高精度则要配以微机．在高温高湿时需频繁地加热清洗，如80% RH以上时，需30S清冼一次，最好装有自动加热清洗装置。

3、在100～150℃范围内测湿度，在国际上，大都采用陶瓷湿度传感器制作高温湿度仪。

4.3.2、在工业过程自动控制中的应用

为了改善产品的质量和节能，通常在产品干燥系统、反应堆的湿度控制、锅炉水蒸气的漏泄检测、集成电路或磁头加工厂的空调等大都使用陶瓷湿度传感器进行控制；各种空调系统、医疗系统的湿度控制可采用高分子或陶瓷湿度传感器进行。

4.3.3、在蒸汽检漏系统中的应用

在火力发电站、原子能电站、蒸汽机车、锅炉等高温高压设备中，为了预防漏气，防止人身事故，可使用湿度传感器进行检漏。 4.3.4、在其他系统中的应用

在家电中结露传感器可用作磁带录像机结露检测，汽车车窗结露、结霜检测等。

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湿度传感器的应用推动了对微电子电路封装故障机制的分析，因集成电路失效与湿度有很大关系。美国麻省理工学院把微湿传感器装在芯片上，对其失效进行早期报警实验成功。为了确保军用器件的高可靠性，Panamclrics公司把微湿传感器封装在集成电路壳体内，检测其早期失效。 发展趋势

湿度传感器在工农业生产、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。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。

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总 结

信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。而湿度更是重中之重。

当然，在自动检测技术领域里，传感器占有了举足轻重的地位。学校安排这次课程设计是对我们所学知识的一个检验与考核，更是对知识的巩固和强化。通过这次课程设计，并使我们得到运用所学理论知识解决实际问题的初步认识和锻炼。掌握相关课题的资料收集、整理；方案的设计和对比；提高学生的分析、综合能力以及工程设计中计算和绘图的基本能力，为后续的毕业设计和工程实践作必要的准备。

在这次课程设计中，我选择了湿度传感器。这学期的学习，只是对湿度进行了简要的介绍，并未深入了解，所涉及到的传感器或检测仪表更是从未谈及。所以，通过这次设计，我对湿度传感器有了初步的了解，对其应用范围的广泛更是叹为观止。它的发展趋势同其他传感器有相同之处，由于随着社会的发展和科技技术的进步，人们不再局限于那些最基本的传感器，而是朝集成化、智能化发展。除此之外，我知道了设计报告的格式，这为我以后做毕业设计打下了良好的基础。

最后，感谢许老师一学期的悉心教导！虽然我们听课效率都不是很高，但最终还是对有关检测方面的知识了解了一部分。所以，如果以后有机会的话，许老师能够教授我们一些其他方面的知识。

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参考文献

【1】 刘迎春，叶湘滨编著.传感器原理、设计与应用.长沙：国防科技大学出版社，1997

【2】 张福学编著.传感器应用及其电路精选（上册）.北京：电子工业

出版社，1992

【3】 王俊杰主编.王家桢主审.检测技术与仪表.武汉理工大学出版社（第二版）

【4】 孙运旺主编. 传感器技术与应用. 杭州：浙江大学出版社，2006 【5】 何道清，张禾，谌海云编著. 传感器与传感器技术.北京：科学出版社，2008

【6】 于彤主编. 传感器原理及应用.北京：机械工业出版社，2008

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hob7.html