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温湿度传感器介绍 湿度传感器原理( 二 )

测量精度湿度传感器


2.准确性和长期稳定性
湿度传感器的精度应达到2% ~ 5%相对湿度 。如果没有达到这个水平，就很难作为测量仪器使用 。湿度传感器很难达到2% ~ 3%相对湿度的精度 。通常，产品数据中给出的特性是在常温(20℃ ~ 10℃)和清洁气体中测量的 。在实际使用中，由于灰尘、油污和有害气体的影响，长时间使用后会导致老化和精度下降 。湿度传感器的精度水平应通过其长期稳定性来判断 。一般来说，长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质量的首要问题 。很少有产品的年漂移控制在1%相对湿度水平，一般在2%左右甚至更高 。
3.湿度传感器的电源
有些湿度传感器需要高电源，否则会影响测量精度 。或者传感器相互干扰，甚至无法工作 。DC电压应用于金属陶瓷、聚合物、氯化锂等湿敏材料时，性能会发生变化甚至失效，因此这类湿度传感器不能使用DC电压或带有DC分量的交流电压 。
它必须由交流电供电 。使用时，应根据技术要求提供合适、准确的电源 。当传感器需要远距离传输信号时，要注意信号衰减 。当传输距离超过200米时，建议选择有频率输出信号的湿度传感器 。
4.互换性
目前普遍存在湿度传感器互换性差的现象 。同一型号的传感器不能互换，严重影响使用效果，增加维护调试难度 。一些厂家在这方面做了各种努力，但互换性还是比较差，取得了不错的效果 。

三种湿度传感器应用电路
1.直读式湿度计的应用电路
直读式湿度计的电路如图1所示，其中RH是氯锤式湿敏电阻器，是一种吸湿盐 。氯锤湿敏电阻器是一种新型湿敏电阻器，属于水分子亲和湿敏元件 。它采用真空镀膜工艺，在玻璃片上镀一层梳状金电极，再在电极上镀一层氯锤和聚乙烯醇制成的湿敏膜 。由于聚氯乙烯醇是一种附着力很强的多孔材料，与氯锤结合后，水分子很容易吸附或释放在湿敏膜中，使湿敏电阻器的电阻值变化很快 。为了提高湿敏电阻器的抗污染能力，在湿敏电阻器表面还涂有多孔保护膜 。
对于具有公式的湿敏电阻器，湿度测量范围相当窄 。当要求湿度测量范围较大时，需要组合几个湿敏电阻，使测量范围达到20% ~ 80% RH 。湿度测量电桥的电源由VT1、VT2和T1组成，其振荡频率为250 ~ 1000 Hz 。电桥的输出信号通过变压器T2和C3耦合到VT3，VT3放大后的信号经VD1~VD4电桥整流后输入微型电流表，指示相对湿度变化引起的电流变化 。经过校准，并在微型电流表的表盘上标注湿度，成为一种简单实用的直读式湿度计 。

电容式湿度传感器2的应用电路
电容式湿度传感器是由高分子材料制成的湿度传感器，它是由具有吸湿和溶胀特性的有机高分子材料制成的 。属于水分子亲和湿度传感器 。聚合物吸湿后，介电常数会发生明显变化，可制成电容式湿度传感器 。常用的高分子材料有醋酸纤维素、尼龙和硝化纤维 。聚合物湿度传感器的薄膜极薄，一般在5000埃左右，这使得传感器易于快速吸湿除湿，减小滞后误差，响应速度快 。这种湿敏元件的缺点是不适合含有有机溶剂气体的环境，元件不能承受80度以上的高温 。电容式湿度传感器的应用电路图如图2所示 。它由两个时基电路IC1和IC2组成 。556是双时基电路，即两个555多谐振荡器 。IC1和外围元件组成多谐振荡器，主要产生脉冲触发IC2 。IC2、电容式湿度传感器和外围元件组成宽度可调的脉冲发生器 。脉冲宽度将取决于湿度传感器的电容，该电容取决于空空气中的相对湿度 。输出电压与空气体的相对湿度成正比，其灵敏度为2mV/%RH 。

线性频率输出湿度传感器的应用电路
线性频率输出湿度传感器HS1100/1101是基于独特工艺设计的电容元件，具有可靠性高、稳定性好、响应时间快等优点，可用于线性电压或频率输出回路 。采用HS1100/1101的频率输出特性来测量环境的相对湿度 。线性频率输出湿度传感器的测量电路如图3所示 。电源电压范围为UCC =+3.5~12V 。采用CMOS定时器TLC555，配合HS1100/1101和电阻R2、R4，构成单稳态电路，将相对湿度转换成频率信号 。输出频率范围为7351 ~ 6033赫兹，相对湿度为0% ~ 100% 。当相对湿度为55%时，频率为6660赫兹 。输出的频率信号可以送到数字频率计或单片机系统，测量并显示相对湿度值 。3R是输出端的限流电阻，起保护作用 。55电路的不平衡电阻R1用于内部温度补偿，精度应达到1% 。目的是引入温度效应，使其与HS1100/1101相匹配 。因为不同型号的555有不同的内部温度补偿，所以R1值必须与具体的芯片相匹配 。R3是输出端的限流电阻，起保护作用 。

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