湿度传感器原理与应用幻灯片.ppt

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1、湿度传感器原理与应用第1页，共37页，编辑于2022年，星期日应用应用:半导体净化车间半导体净化车间第2页，共37页，编辑于2022年，星期日应用应用:温室温室第3页，共37页，编辑于2022年，星期日应用应用:气象气象玉山第4页，共37页，编辑于2022年，星期日应用应用:文物保护文物保护:敦煌敦煌第5页，共37页，编辑于2022年，星期日应用应用:健康健康玉山第6页，共37页，编辑于2022年，星期日温度水饱和蒸汽压(pa)-20103-1025606111012272023383042454073816019934100101325106105104103102101-200204060

2、80100温度/水饱和蒸汽压(pa)8.2.1 湿度定义：湿度定义：饱和蒸汽压第7页，共37页，编辑于2022年，星期日8.2.1 湿度定义：湿度定义：绝对湿度绝对湿度绝对湿度（绝对湿度（Absolutehumidity）单位体积（1m3）的气体中含有水蒸气的质量（g）。单位AH=g/m3绝对湿度也可以用温度与水蒸气分压表示绝对湿度也可以用温度与水蒸气分压表示第8页，共37页，编辑于2022年，星期日8.2.1 湿度定义湿度定义:相对湿度相对湿度（Relativehumidity）气体中的绝对湿度Pv与该温度气体饱和状态的绝对湿度Ps之比表示RH=Pv/Ps100%根据气体定律,水蒸气的质量正

3、比于水蒸气分压所以，气体中的水蒸气分压（e）与该温度气体饱和水蒸气压（s）的比，用百分比表示。表示RH=e/es100%相对湿度最常用。第9页，共37页，编辑于2022年，星期日8.2.1 湿度定义湿度定义:换算换算已知温度，RH和AH可以互相换算例如：例如：20,RH=60%.求求AH20的饱和蒸汽压为2338pa,水蒸气分压为2338*60%=1400pa相当于大气压：1400/101325=0.0138（20）相当于大气压：0.0138*273/（273+20）0.0108（0）1m3的水蒸气摩尔数：0.0108*1/0.0224*=0.481m3的水蒸气质量：0.48*188.64（g

4、)答案：AH=8.64g/m3依据依据PV=RT第10页，共37页，编辑于2022年，星期日8.2.1 湿度定义：湿度定义：换算换算例如：例如：30,水水蒸汽分压为为2000pa,求求RH,AH(1)RH=2000/4245=47%很舒适(2)AH0分压:2000*273/（273+30）1800Pa大气压:1800/1050.0181m3的的水蒸气质量：0.75*1813.5（g)答案：AH=13.5g/m31m3的摩尔数：0.018/0.0240.75mol第11页，共37页，编辑于2022年，星期日8.2.1 湿度定义湿度定义 结露结露106105104103102101-2002040

5、6080100温度/水饱和蒸汽压(pa)如果绝对湿度不变:则温度增加 RH减小 温度降低 RH增加 右图的例子:30,RH=50%到10左右结露,若升高到60,RH降到10%第12页，共37页，编辑于2022年，星期日8.2.1 湿度定义湿度定义 露点露点例如：例如：30,水水蒸汽分压为为2000,求求露点露点由图求出,露点约为20水蒸汽压:0.3*4245=1330例如：例如：30,RH=30%,求求露点露点由图求出,露点约为10将温度为将温度为T1的气体冷却的气体冷却,开始结露的温度开始结露的温度T2显然显然,温度温度T1时的水蒸汽压时的水蒸汽压=温度温度T2的饱和水蒸汽压的饱和水蒸汽压第

6、13页，共37页，编辑于2022年，星期日主要参数1湿度量程湿度量程2相对湿度特性曲线相对湿度特性曲线3灵敏度灵敏度4温度系数温度系数5.响应时间响应时间6.湿滞迴线湿滞迴线7.电压特性电压特性8.频率特性频率特性9.其他：其他：精度，温度范围，稳定性，寿命精度，温度范围，稳定性，寿命第14页，共37页，编辑于2022年，星期日湿度量程湿度量程湿度测量的全量程为0100RH。但对一种具体的传感器一般是无法覆盖全量程的，所以湿度传感器的标称量称越大，使用的价值就越大。木材干燥0-40%空调30-70%气象0-100%第15页，共37页，编辑于2022年，星期日相对湿度特性曲线相对湿度特性曲线02

7、0406080100RH/%感湿特征量正特性负特性第16页，共37页，编辑于2022年，星期日灵敏度灵敏度S020406080100RH/%感湿特征量Y斜率第17页，共37页，编辑于2022年，星期日温度系数温度系数C020406080100RH/%感湿特征量YT2T1Y2Y1特征量温度系数感湿温度系数H2H1第18页，共37页，编辑于2022年，星期日响应时间响应时间RH/%Y10.63阶跃湿度变化输出特征量063的时间第19页，共37页，编辑于2022年，星期日湿滞迴线湿滞迴线020406080100RH/%感湿特征量YY2Y1湿滞量YFS第20页，共37页，编辑于2022年，星期日电压，

8、频率特性电压，频率特性AC的理由：（1）电容驱动（2）电阻型的电解防止最大电压幅度限制（防止发热）最大频率限制第21页，共37页，编辑于2022年，星期日8.2.3 湿度传感器湿度传感器 器件现代：传感器电阻型传感器电容型传感器古典：称重毛发干湿球露点电磁波吸收第22页，共37页，编辑于2022年，星期日毛发湿度计毛发湿度计优点-使用简单，测量工程装置安装成本低-本低应用缺点-维修费用高-要频繁地对毛发进行长度还原-湿度测量范围小（15%至85%RH)-高误差-测量慢-非电量输出第23页，共37页，编辑于2022年，星期日干湿球湿度计干湿球湿度计干球温度气温湿球温度RH有关第24页，共37页，

9、编辑于2022年，星期日露点湿度计露点湿度计半导体制冷温度测量镜面观测读数显示美国EdgeTech公司1500型第25页，共37页，编辑于2022年，星期日电容型湿度传感器结构电容型湿度传感器结构采用电容型高分子介质材料制成的温度传感器电容器介质材料:高分子薄膜,醋酸纤维素等吸附水分后,介电系数就增大，电容量增大特点:灵敏度高,线性好第26页，共37页，编辑于2022年，星期日电容型湿度传感器结构电容型湿度传感器结构第27页，共37页，编辑于2022年，星期日湿度传感器湿度传感器 电容型湿度传感器电容型湿度传感器产品名称:湿度传感器湿度传感器（电容型）（电容型）产品型号:VHM10产品厂商:深

10、圳市矢量科技有限公司深圳市矢量科技有限公司简单介绍V-HM10V系列湿度模块电压（0.83.9VDC）输出线性无需避光，无需防静电，高湿后恢复时间短。第28页，共37页，编辑于2022年，星期日湿度传感器湿度传感器 电容型参数电容型参数主要参数主要参数（Ta=25C，Vs=5VDC）湿度测量范围599%RH精度(40to60%RH)3%RH温度系数(1050C)0.2%RH/C供电电压5VDC消耗电流1.1mA(5VDC)输出（0-100%RH线性对应0.8V-3.9V）工作温度范围-1060C储存温度范围-3070C长期稳定性90%RH环境中存放150小时后）10s响应时间(33to76%R

11、H,慢流动的空气中)30s第29页，共37页，编辑于2022年，星期日湿度传感器湿度传感器 电阻型电阻型产品名称产品名称:湿度传感器（电阻型）产品型号产品型号:CHR-01产品厂商产品厂商:广州西博臣科技有限公司简单介绍简单介绍采用功能高分子膜涂敷在带有导电电极陶瓷衬底上,形成阻抗随相对湿度变化成对数变化的敏感部件,导电机理为水分子的存在影响高分子膜内部导电离子的迁移率第30页，共37页，编辑于2022年，星期日湿度传感器湿度传感器 电阻型参数电阻型参数特性参数工作温度范围085检测范围2095%RH检测精度5%RH工作电压AC1V（502KHz）特征阻抗范围30(2145)K(60%RH,25)响应时间RH(3)交流供电第36页，共37页，编辑于2022年，星期日小结小结(1)湿度传感器:定义及作用(2)饱和水蒸气压,水蒸气分压,绝对湿度,相对湿度,露点(3)湿度传感器两大类:电阻,电容第37页，共37页，编辑于2022年，星期日