濕度傳感器的發(fā)展趨勢 

摘要：介紹濕敏元件的特性,重點闡述集成濕度傳感器、單片智能化濕度/溫度傳感器的性能特點及產(chǎn)品分類給出集成濕度傳感器典型產(chǎn)品的技術(shù)指標。
    關(guān)鍵詞：集成濕度傳感器 單片智能濕度/溫度傳感器 校準 補償
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門,經(jīng)常需要對環(huán)境濕度進行測量及控制。但在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中,濕度是難準確測量的一個參數(shù)。用干濕球濕度計或毛發(fā)濕度計來測量濕度的方法,早已無法滿足現(xiàn)代科技發(fā)展的需要。這是因為測量濕度要比測量溫度復雜的多,溫度是個獨立的被測量,而濕度卻受其他因素（大氣壓強、溫度）的影響。此外,濕度的標準也是一個難題。國外生產(chǎn)的濕度標定設備價格十分昂貴。
近年來,國內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長足進步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展,為開發(fā)新一代濕度/溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件,也將濕度測量技術(shù)提高到新的水平。
1 濕敏元件的特性
濕敏元件是簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要電阻式、電容式兩大類。
1.1 濕敏電阻
濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜,當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時,元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化,利用這一特性即可測量濕度。濕敏電阻的種類很多,例如金屬氧化特濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優(yōu)點是靈敏度高,主要缺點是線性度和產(chǎn)品的互換性差。
1.2 濕敏電容
濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋酸纖維等。當環(huán)境濕度發(fā)生改變時,濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化,使其電容量也發(fā)生變化,其電容變化量與相對濕度成正比。濕敏電容的主要優(yōu)點是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現(xiàn)小型化和集成化,其精度一般比濕敏電阻要低一些。國外生產(chǎn)濕敏電容的主廠家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司生產(chǎn)的SH1100型濕敏電容為例,其測量范圍是（1%～99%）RH,在55%RH時的電容量為180pF（典型值）。當相對濕度從0變化到100%時,電容量的變化范圍是163pF～202pF。溫度系數(shù)為0.04pF/℃,濕度滯后量為±1.5%,響應時間為5s。
除電阻式、電容式濕敏元件之外,還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件（利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率）、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差,在檢測環(huán)境濕度時,濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中,很容易被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性。
表1 集成濕度傳感器的主要技術(shù)指標

產(chǎn)品型號
測量范圍/（%RH）
測量精度/（%RH）
電源電壓/V
電源電流μA
輸出范圍或
輸出形式
工作溫度范圍/℃
主要特點
HIH-3602/05/10
0～100
±2
4～5.8
200
0.8V～3.9
-40～+85
線性電壓輸出線,
HIH-3610的性能,
抗污染能力強
HM1500
0～100
±3
5
400
1V～4V
-30～+60
線性電壓輸出式,
互換性好,不怕水浸。
HM1520特別適合測量低溫度
HM1520
0～20
±2
5
400
1V～1.6V
-30～+60
線性頻率輸出式
HF3223
10～95
±5
5
100
9650Hz～8030Hz
-40～+85
頻率/溫度輸出線,帶NTC熱敏電阻測量溫度
HTF3223
10～95
±5
5
100
9650Hz～8030Hz,還能輸出代表-30℃～+80℃溫度的電阻值
-40～+85
SHT11/15
10～95
±3.5/±2
2.45.5
28μA（12位）
串行數(shù)據(jù)
-40～+120
溫度/溫度輸出式,
單片智能化,適配μP