|
濕敏元件是最簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要電阻式、電容式兩大類。在我們生活里應(yīng)用非常廣泛，常常在空調(diào)、加濕器、除濕機(jī)、樓宇空調(diào)、事務(wù)設(shè)備、溫濕度計(jì)、干燥機(jī)、玩具、IAQ監(jiān)控、通風(fēng)風(fēng)扇、家用電器、過程控制和儀表、醫(yī)療器械、手持設(shè)備、氣象站、食品加工、打印機(jī)、射頻識別、大氣環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)、測量儀表等場合能看到它們的身影。 
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(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí),濕敏電容式傳感器的介電常數(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。濕敏電容式傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應(yīng)速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實(shí)現(xiàn)小型化和集成化,其精度一般比濕敏電阻要低一些。 在市場上，典型的濕敏電容首推法國Humirel的HS1101LF，該傳感器基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的濕敏電容元件。全互換性，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正，長時(shí)間飽和下快速脫濕，可以自動化焊接，包括波峰焊，高可靠性與長時(shí)間穩(wěn)定性，專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，可用于線性電壓或頻率輸出回路，快速反應(yīng)時(shí)間快。適用于大批量，低成本應(yīng)用。
濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，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、酪酸醋酸纖維等。 當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，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(diǎn)是靈敏度高,主要缺點(diǎn)是線性度和產(chǎn)品的互換性差。除電阻式、電容式濕敏傳感器元件之外,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(qiáng)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(shí),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。
在市場上，應(yīng)用比較廣泛的濕敏電阻型號可參考韓國Samyoung的SYH-2R，該傳感器采用專利聚合物涂層，適用于惡劣環(huán)境（-20°C~85°C）、經(jīng)常發(fā)生冷凝和化學(xué)蒸汽場合。具有精度高、測量范圍寬、濕滯回差好、可靠性好、無標(biāo)定要求等優(yōu)點(diǎn)。 濕敏電阻只能用交流的，直流會導(dǎo)致濕敏失效，因?yàn)橹绷鞯碾妶鰰䦟?dǎo)致高分子材料中的帶電粒子偏向兩極，一定時(shí)間以后濕敏電阻就會失效。所以必須用交流維持其動態(tài)平衡，這也是為什么測濕敏電阻阻值要用電橋而不能用普通萬用表的原因。 水分子是極性分子，在直流電場中會分解為H2及O2，影響測量，并且在濕度傳感器中存在導(dǎo)電離子，在高濕情況下，如采用直流電會漂移，造成電導(dǎo)率漂移，影響傳感器的使用壽命。可采用RC充放電，計(jì)時(shí)方式，有些芯片有RFC功能，亦可使用，或用IC直接產(chǎn)生1KHZ方波，疊加在采樣電阻與濕度傳感器之上，通過AD，在正周期內(nèi)測量分壓亦可。或采用模擬電路，通過對數(shù)運(yùn)算進(jìn)行R/V轉(zhuǎn)換，再AD采樣。濕敏電阻的應(yīng)用：濕敏電阻器廣泛應(yīng)用于洗衣機(jī)、空調(diào)器、錄像機(jī)、微波爐等家用電器及工業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面作濕度檢測、濕度控制用。 而目前濕敏電容常規(guī)的生產(chǎn)方法有兩種：一是將信號引出的焊盤制作在基底材料上，多孔電極制作在高分子濕敏薄膜上，形成串聯(lián)的兩個(gè)電容，這樣一是增大了元件的尺寸，另一方面同一尺寸下減小了容值，降低了靈敏度。后期改型設(shè)計(jì)是采用兩次金屬成膜的方法，在多孔透氣的金屬薄膜和與下電極同時(shí)制作的焊盤間再沉積上一層較厚的金屬膜層，將透氣金屬薄膜與焊盤連接，這樣保證元件的尺寸不增加的情況下靈敏度提高，但是透氣金屬薄膜的厚度只能在幾十納米，工藝可控制性不好，而且該層不能對敏感材料層有效保護(hù)，容易劃傷，后續(xù)應(yīng)用較為不方便，導(dǎo)致這種電容式高分子濕度傳感器可靠性差。 |
