【正文】 數(shù)發(fā)生變化 。 隨著環(huán)境濕度的提高 ，高分子薄膜吸附的水分子增多 ， 因而濕度傳感器的電容量增加 ． 所以根據(jù)電容量的變化可測得相對濕度 。 52 （ 2） 響應特性 由于高分子薄膜可以做得極薄 ， 所以吸濕響應時間都很短 ， 一般都小于 5s， 有的響應時間僅為 1s。 （ 3） 電容一溫度特性 電容式高分子膜濕度傳感器的感濕特性受溫度影響非常小 ， 在 5℃ ～ 50℃ 范圍內 ,電容溫度系數(shù)約為 ％ RH/℃ 相對濕度 /% 0 50 100 200 250 300 350 電容 — 濕度特性 C/pF （ f=） （ 1）電容 — 濕度特性 其電容隨著環(huán)境溫度的增加而增加 ,基本上呈線性關系。當測試頻率為 ,其輸出特性有良好的線性度。對其它測試頻率 ,如 1kHz、10kHz，盡管傳感器的電容量變化很大 ,但線性度欠佳?？赏饨愚D換電路 ,使電容 —濕度特性趨于理想直線。 53 （ 二 ） 電阻式高分子膜濕度傳感器 結構 聚苯乙烯磺酸鋰濕度傳感器的結構。 引線端 感濕膜 聚苯乙烯磺酸鋰濕度傳感器的結構 梳狀電極 基片 54 主要特性 （ 1） 電阻 — 濕度特性 當環(huán)境濕度變化時 ， 傳感器在吸濕和脫濕兩種情況的感濕特性曲線 ， 如圖 。 在整個濕度范圍內 ， 傳感器均有感濕特性 ， 其阻值與相對濕度的關系在單對數(shù)坐標紙上近似為一直線 。 吸濕和脫濕時濕度指示的最大誤差值為(3～ 4)％ RH。 1K 30 40 50 60 70 80 90 吸濕 10K 100K 1M 10M 相對濕度 /% R/Ω 脫濕 Δ177。 3%RH 電阻 — 濕度特性 55 （ 2） 溫度特性 聚苯乙烯磺酸鋰的電導率隨溫度的變化較為明顯，具有負溫度系數(shù)。在 (0～ 55)℃ 時，溫度系數(shù)為 (–％～ –％ )RH/℃ 。 0 40 20 104 60 80 100 50℃ 10 102 103 聚苯乙烯磺酸鋰濕度傳感器的濕度特性 25℃ 40℃ R/Ω 相對濕度 /% 56 （ 3） 其它特性 聚苯乙烯磺酸鋰濕度傳感器的升濕響應時間比較快 ，降濕響應時間比較慢 ， 響應時間在一分鐘之內 。 濕滯比較小 ， 在 (1％ ～ 2％ )RH之間 。 這種濕度傳感器具有良好的穩(wěn)定性 。 存儲一年后 ， 其最大變化不超過 2％ RH， 完全可以滿足器件穩(wěn)定性的要求 。 高分子薄膜濕度傳感器的缺點是：對于含有機溶媒氣體的環(huán)境下測濕時，器件易損壞；另外不能用于 80℃以上的高溫。 57 六 、 濕度傳感器的測量電路 （ 一 ） 檢測電路的選擇 電源選擇 一切電阻式濕度傳感器都必須使用交流電源 ， 否則性能會劣化甚至失效 。 電解質濕度傳感器的電導是靠離子的移動實現(xiàn)的 ， 在直流電源作用下 ， 正 、 負離子必然向電源兩極運動 ， 產(chǎn)生電解作用 ， 使感濕層變薄甚至被破壞；在交流電源作用下 ， 正負離子往返運動 ， 不會產(chǎn)生電解作用 ， 感濕膜不會被破壞 。 交流電源的頻率選擇是，在不產(chǎn)生正、負離子定向積累情況下盡可能低一些。在高頻情況下，測試引線的容抗明顯下降，會把濕敏電阻短路。另外，濕敏膜在高頻下也會產(chǎn)生集膚效應，阻值發(fā)生變化，影響到測濕靈敏度和準確性。 58 2． 溫度補償 濕度傳感器具有正或負的溫度系數(shù) ， 其溫度系數(shù)大小不一 ， 工作溫區(qū)有寬有窄 。 所以要考慮溫度補償問題 。 對于半導體陶瓷傳感器 ， 其電阻與溫度的的關系一般為指數(shù)函數(shù)關系 ， 通常其溫度關系屬于 NTC型 ， 即 ?????? ?? AHTBRR e xp0H：相對濕度； T：絕對溫度； R0：在 T=0℃ 相對濕度 H=0時的阻值； A：濕度常數(shù)； B：溫度常數(shù)。 溫度系數(shù)＝ 21TBTRR ???? 濕度系數(shù)＝ AHRR ????1濕度溫度系數(shù)＝ 2ATBTH ????濕度系數(shù)溫度系數(shù)若傳感器的濕度溫度系數(shù)為 ％ RH/℃ ，工作溫度差為30℃ ，測量誤差為 ％ RH/℃ ，則不必考慮溫度補償；若濕度溫度系數(shù)為 ％ RH/℃ ，則引起 12％ RH/℃ 的誤差 ,必須進行溫度補償。 59 3． 線性化 濕度傳感器的感濕特征量與相對濕度之間的關系不是線性的，這給濕度的測量、控制和補償帶來了困難。需要通過一種變換使感濕特征量與相對濕度之間的關系線性化。下圖為濕度傳感器測量電路原理框圖。 A2 A1 A3 A4 A5 A6 + + _ _ 濕敏元件 R1 R2 R3 R4 R5 R6 RT USC C1 C2 C3 W 濕度傳感器測量電路原理框圖 D1 振蕩器 放大電路 傳感器 驅動電路 整流電路 對數(shù) 溫補電路 60 （ 二 ） 典型電路 電阻式濕度傳感器 ， 其測量電路主要有兩種形式 : 1． 電橋電路 振蕩器對電路提供交流電源 。 電橋的一臂為濕度傳感器 ，由于濕度變化使?jié)穸葌鞲衅鞯淖柚蛋l(fā)生變化 ， 于是電橋失去平衡 ， 產(chǎn)生信號輸出 ， 放大器可把不平衡信號加以放大 ， 整流器將交流信號變成直流信號 ， 由直流毫安表顯示 。 振蕩器和放大器都由 9V直流電源供給 。 電橋法適合于氯化鋰濕度傳感器 。 振蕩器 電 橋 放大器 橋式整流 電表指示 直流電源 9V 濕度 傳感器 電橋測濕電路框圖 61 100kΩ 傳感器 濕度 3AX3 ╳ 2 10kΩ 100kΩ╳ 6 3DG6 2kΩ 2kΩ 9V 10μ F 10μ F 20μ F 10μ F 20μ F 3kΩ╳ 2 U 10μ F 51kΩ 51kΩ 100mA 便攜式濕度計的實際電路 62 2． 歐姆定律電路 此電路適用于可以流經(jīng)較大電流的陶瓷濕度傳感器 。由于測濕電路可以獲得較強信號 ， 故可以省去電橋和放大器 ， 可以用市電作為電源 ， 只要用降壓變壓器即可 。其電路圖如圖 。 歐姆定律電路 ~220V 22kΩ 51kΩ 3V 2AP9╳ 4 輸入 Rd 插口 F╳ 2 63 3． 帶溫度補償?shù)臐穸葴y量電路 在實際應用中 ， 需要同時考慮對濕度傳感器進行線性處理和溫度補償 ， 常常采用運算放大器構成濕度測量電路 。 下圖為濕度測量電路中 Rt是熱敏電阻器 (20kΩ，B=4100K)； RH為 H204C濕度傳感器 ， 運算放大器型號為 LM2904。 該電路的濕度電壓特性及溫度特性表明：在 (30％ ～ 90％ )RH、 15℃ ～ 35℃ 范圍內 ， 輸出電壓表示的濕度誤差不超過 3％ RH。 _ + _ + 1V 120HZ 51kΩ 91kΩ 22kΩ 91kΩ RH +12V 12V D 20μ F 47kΩ 100kΩ 100kΩ 330kΩ UOUT VS Rt A2 A1 64 測試題 PTAT,簡述 IC集成溫度傳感器 (電流型或電壓型任選一種 )工作原理 . .