第6章固態(tài)傳感器(編輯修改稿)
2025-08-16 12:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 R：理想氣體常數(shù)； T：空氣的絕對溫度 RTMPVv ?? (615） 相對濕度 2 ?指某一被測氣體的絕對濕度 ?V與在同一溫度 T下水蒸汽已達到飽和的氣體的絕對濕度 ?w之比，常用“ %RH”表示，這是一個無量綱的值。 ?由以上介紹可見，絕對濕度給出了大氣中水份的具體含量，相對濕度則給出了大氣的潮濕程度，故使用更為廣泛。 濕敏傳感器基礎(chǔ) 相對濕度 RHTwv %100)( ???? (616) 濕敏傳感器 主要特性 靈敏度 指被測濕度作單位值變化時所引起的輸出量（感濕特征量）的變化程度。靈敏度是特性曲線的斜率。 濕度量程 保證一個濕敏器件能夠正常工作所允許的相對濕度的最大范圍。 濕度溫度系數(shù) 當環(huán)境濕度恒定時，溫度每變化 1℃ ，引起濕度傳感器感濕特征量的變化量。 特性曲線 指濕敏傳感器的輸出量（或稱感濕特征量）與被測濕度（例如相對濕度）間的關(guān)系曲線。 濕敏傳感器基礎(chǔ) 濕敏傳感器基礎(chǔ) 濕敏傳感器基礎(chǔ) 對濕敏傳感器的要求 靈敏度高，感濕特性線性度好 使用壽命長，長期穩(wěn)定性好 使用范圍寬，濕度溫度系數(shù)小 響應快，響應時間短 濕滯回差小 互換性好，易于批生產(chǎn)，成本低廉 氯化鋰濕敏傳感器 氯化鋰（ LiCl）是典型的離子晶體。高濃度的氯化鋰溶液中，鋰和氯仍以正、負離子的形式存在 ,而 Li+對水分子的吸引力強，其溶液中的離子導電能力與濃度成正比。當溶液置于一定濕度的環(huán)境中時，若環(huán)境的相對濕度高，溶液將因吸收水份而濃度降低，電阻率增高；反之其電阻率下降。因此， 氯化鋰濕敏電阻的阻值將隨環(huán)境濕度的改變而變化 ，從而實現(xiàn)了對濕度的電測量。 組合式氯化鋰的阻 — 濕特性 0 30 60 90 1 10 相對濕度 /% R/108Ω 氯化鋰濕敏元件濕滯回差較小，受測試環(huán)境風速的影響小，檢測精度高達 177。 5%，但其耐熱性差，不能用于露點以下測量，器件性能重復性不理想，使用壽命短。 抗沾污能力強 熱穩(wěn)定性好 響應快 可加熱清洗 使用溫度范圍寬 可工作在惡劣環(huán)境下 優(yōu)點 優(yōu)點 半導體及陶瓷濕敏傳感器 該濕度傳感器的感濕體是 MgCr2O4TiO2系多孔陶瓷。 MgCr2O4屬于 P型半導體，其特點是感濕靈敏度適中，電阻率低，阻值溫度特性好。為改善燒結(jié)特性和提高元件的機械強度及抗熱驟變特性，在原料中加入一定的 TiO2。這樣在 1300℃ 的空氣中可燒結(jié)成相當理想的瓷體。 燒結(jié)體型 1 半導體及陶瓷濕敏傳感器 此類濕度敏感元件是把感濕粉料（金屬氧化物）調(diào)漿，涂覆在制好的梳狀電極或平行電極的滑石瓷、氧化鋁或玻璃等基板上，經(jīng)低溫烘干后制成。四氧化三鐵、五氧化二釩及三氧化二鋁等濕敏元件均屬此類，涂覆膜型濕敏器件有多種品種， 其中比較典型且性能較好的是 Fe3O4濕敏器件 。 涂覆膜型 2 半導體及陶瓷濕敏傳感器 ? 利用三氧化二鋁做電介質(zhì)構(gòu)成電容器，由于多孔的三氧化二鋁薄膜易于吸收空氣中的水蒸汽，從而改變了其本身的介電常數(shù)， 這樣電容器的電容值就會隨著空氣中水蒸汽分壓而變化 ，從而可以測量出空氣的相對濕度。 ? 目前以鋁為基礎(chǔ)的濕敏元件在有腐蝕劑和氧化劑的環(huán)境中使用時，都不能保證長期穩(wěn)定性，但以鉭作為基片，利用陽極氧化法形成氧化鉭多孔薄膜是一種介電常數(shù)高、電特性和化學特性較穩(wěn)定的薄膜，以此薄膜制成電容式濕敏元件可以大大提高元件的長期穩(wěn)定性。 薄膜型 3 半導體及陶瓷濕敏傳感器 高分子聚合物濕敏傳感器 有機纖維素具有 吸濕溶脹、脫濕收縮 的特性，利用這種特性，將導電的微?；螂x子摻入其中作為導電材料，就可將其體積隨濕度的變化轉(zhuǎn)換為感濕材
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