【文章內(nèi)容簡介】 達 100 10－ 6。 K1 W11 W31 W41 W21 R3 R2 BG1 BG2 R4 R5 K2 3V 6V μA 差分式可燃性氣體檢測儀電路 R1 RQ 26 下圖是家用煤氣 (CO)安全報警電路 。 一部分是煤氣報警器 ， 在煤氣濃度達到危險界限前發(fā)生警報；另一部分是開放式負離子發(fā)生器 ， 其作用是自動產(chǎn)生空氣負離子 ， 使煤氣中主要有害成分一氧化碳與空氣負離子中的臭氧 (O3)反應 ， 生成對人體無害的二氧化碳 。 IC1 IC2 J BG3 ~220V K J1 R10 R12 R11 R1 R2 R3 R4 BG1 BG2 C1 C2 C3 C4 R5 R6 R7 R8 R13 R9 D1 D2 D3 D4 D5 Dw W1 W2 C7 C5 C6 MT2 MT1 3CTS3 RQ A B LED 6 2 1 3 7 4 8 5 2 13 8 7 B1 B2 D7 煤氣安全報警器原理圖 27 第二節(jié) 濕度傳感器 精密儀器、半導體集成電路與元器件制造場所，氣象預報、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工等行業(yè)都有廣泛的應用。 濕度傳感器依據(jù)使用材料分類： 電解質(zhì)型 ：以氯化鋰為例 ， 它在絕緣基板上制作一對電極 ， 涂上氯化鋰鹽膠膜 。 氯化鋰極易潮解 ， 并產(chǎn)生離子導電 ， 隨濕度升高而電阻減小 。 陶瓷型 ：一般以金屬氧化物為原料 ， 通過陶瓷工藝 ， 制成一種多孔陶瓷 。 利用多孔陶瓷的阻值對空氣中水蒸氣的敏感特性而制成 。 高分子型 ：先在玻璃等絕緣基板上蒸發(fā)梳狀電極 ,通過浸漬或涂覆 ,使其在基板上附著一層有機高分子感濕膜 。 有機高分子的材料種類也很多 ,工作原理也各不相同 。 單晶半導體型 ：所用材料主要是硅單晶，利用半導體工藝制成。制成二極管濕敏器件和 MOSFET濕度敏感器件等。其特點是易于和半導體電路集成在一起。 28 一 、 濕度表示法 空氣中含有水蒸氣的量稱為濕度 ， 含有水蒸氣的空氣是一種混合氣體 。 主要有質(zhì)量百分比和體積百分比 、 相對濕度和絕對濕度 、 露點 （ 霜點 ） 等表示法 。 質(zhì)量百分比和體積百分比 質(zhì)量為 M的混合氣體中 ， 若含水蒸氣的質(zhì)量為 m， 則質(zhì)量百分比為 v／ V 100％ 這兩種方法統(tǒng)稱為水蒸氣百分含量法。 m／ M 100％ 在體積為 V的混合氣體中，若含水蒸氣的體積為 v，則體積百分比為 29 相對濕度和絕對濕度 水蒸氣壓是指在一定的溫度條件下 ， 混合氣體中存在的水蒸氣分壓 (p)。 而飽和蒸氣壓是指在同一溫度下 ，混合氣體中所含水蒸氣壓的最大值 (ps)。 溫度越高 ， 飽和水蒸氣壓越大 。 在某一溫度下 ， 其水蒸氣壓同飽和蒸氣壓的百分比 ， 稱為相對濕度 絕對濕度表示單位體積內(nèi) ， 空氣里所含水蒸氣的質(zhì)量 ，其定義為 %100??sppRHVmv ??m——待測空氣中水蒸氣質(zhì)量；V——待測空氣的總體積； ρv——待測空氣的絕對濕度。 如果把待測空氣看作是由水蒸氣和干燥空氣組成的二元理想混合氣體 ， 根據(jù)道爾頓分壓定律和理想氣體狀態(tài)方程 ， 可得出： RTpM?? P：空氣中水蒸氣分壓； M：水蒸氣的摩爾質(zhì)量 R：理想氣體常數(shù)； T：空氣的絕對溫度。 30 露 （ 霜 ） 點 水的飽和蒸氣壓隨溫度的降低而逐漸下降。在同樣的空氣水蒸氣壓下，溫度越低，則空氣的 水蒸氣壓 與同溫度下水的 飽和蒸氣壓 差值越小。當空氣溫度下降到某一溫度時，空氣中的水蒸氣壓與同溫度下水的飽和水蒸氣壓相等。此時，空氣中的水蒸氣將向液相轉(zhuǎn)化而凝結成 露珠 ，相對濕度為 100％ RH。 該溫度， 50 10 20 30 40 10 0 10 20 30 40 50 溫度 /℃ 10%RH 露點 /℃ 90%RH 80%RH 70%RH 60%RH 50%RH 40%RH 20%RH 30%RH 稱為空氣的 露點溫度 ，簡稱露點。如果這一溫度低于 0℃ 時，水蒸氣將結霜 ， 又稱為 霜點溫度 。兩者統(tǒng)稱為露點?？諝庵兴魵鈮涸叫。饵c越低，因而可用露點表示空氣中的濕度。 31 二 、 濕度傳感器的主要參數(shù) 濕度量程 指濕度傳感器技術規(guī)范中所規(guī)定的感濕范圍 。 全濕度范圍用相對濕度 (0～ 100)％ RH表示 ， 它是濕度傳感器工作性能的一項重要指標 。 感濕特征量 ——相對濕度特性 每種濕度傳感器都有其感濕特征量，如電阻、電容等，通常用電阻比較多。以電阻為例，在規(guī)定的工作濕度范圍內(nèi)，濕度傳感器的電阻值隨環(huán)境濕度變化的關系特性曲線，簡稱 阻濕特性 。有的濕度傳感器的電阻值隨濕度的增加而增大，這種為 正特性濕敏電阻器 ，如 Fe3O4濕敏電阻器。有的阻值隨著濕度的增加而減小，這種為 負特性濕敏電阻器 ，如 TiO2－ SnO2陶瓷濕敏電阻器。對于這種濕敏電阻器，低濕時阻值不能太高，否則不利于和測量系統(tǒng)或控制儀表相連接。 32 感濕靈敏度 簡稱靈敏度 ， 又叫濕度系數(shù) 。 其定義是在某一相對濕度范圍內(nèi) ， 相對濕度改變 1％ RH時 ， 濕度傳感器電參量的變化值或百分率 。 各種不同的濕度傳感器，對靈敏度的要求各不相同，對于低濕型或高濕型的濕度傳感器，它們的量程較窄，要求靈敏度要很高。但對于全濕型濕度傳感器，并非靈敏度越大越好，因為電阻值的動態(tài)范圍很寬，給配制二次儀表帶來不利，所以靈敏度的大小要適當。 33 特征量溫度系數(shù) 反映濕度傳感器在感濕特征量 ——相對濕度特性曲線隨環(huán)境溫度而變化的特性 。 感濕特征量隨環(huán)境溫度的變化越小 ， 環(huán)境溫度變化所引起的相對濕度的誤差就越小 。 在環(huán)境溫度保持恒定時 ， 濕度傳感器特征量的相對變化量與對應的溫度變化量之比 ， 稱為 特征量溫度系數(shù) 。 100121 ???TRRR100121 ???TCCCΔ T——溫度 25℃ 與另一規(guī)定環(huán)境溫度之差； R1(C1)——溫度 25℃ 時濕度傳感器的電阻值 (或電容值 )； R2(C2)——另一規(guī)定環(huán)境溫度時濕度傳感器的電阻值 (或電容值 )。 電容溫度系數(shù) (%/℃ )= 電阻溫度系數(shù) (%/℃ )= 34 感濕溫度系數(shù) 反映濕度傳感器溫度特性的一個比較直觀 、 實用的物理量 。 它表示在兩個規(guī)定的溫度下 ， 濕度傳感器的電阻值(或電容值 )達到相等時 ， 其對應的相對濕度之差與兩個規(guī)定的溫度變化量之比 ， 稱為感濕溫度系數(shù) 。 或環(huán)境溫度每變化 1℃ 時 ， 所引起的濕度傳感器的濕度誤差 。 感濕溫度系數(shù) ΔT——溫度 25℃ 與另一規(guī)定環(huán)境溫度之差； H1——溫度 25℃ 時濕度傳感器某一電阻值 (或電容值 )對應的相對濕度值； H2——另一規(guī)定環(huán)境溫度下濕度傳感器另一電阻值 (或電容值 )對應的相對濕度 。 下圖為感濕溫度系數(shù)示意圖 。 THH?? 21(%RH/℃ )= 35 相對濕度 /% H1 H2 H2 感濕溫度系數(shù)示意圖 相對濕度 /% H1 H2 H2 R C T2 T2