17.湿度传感器.pdf

第12章 湿度传感器湿度湿度：空气中水汽的含量空气中水汽的含量应用领域应用领域：工农业工农业气象气象环保环保国防国防科研科研航空航天航空航天12.1 基本概念干空气与湿空气：（Dry air and Wet air）通常把不包含水汽的空气称为干空通常把不包含水汽的空气称为干空气气，把包含干空气与水蒸汽的混合把包含干空气与水蒸汽的混合气体称为湿空气气体称为湿空气。12.1 基本概念绝对湿度(Absolute humidity)绝对湿度是指单位体积的湿空气中绝对湿度是指单位体积的湿空气中所包含的水蒸汽的质量所包含的水蒸汽的质量，也就是空也就是空气中水蒸汽的密度气中水蒸汽的密度。一般用一般用kg/m3kg/m3或或g/m3g/m3作单位作单位，即一立方米湿空气即一立方米湿空气中所含水蒸汽的千克数或克数中所含水蒸汽的千克数或克数。12.1 基本概念道尔顿部分压力定律(Daltons partial pressure law)在常温常压下在常温常压下，一定体积混合气体一定体积混合气体的压力的压力，等于其各组成成分分别单等于其各组成成分分别单独在相同体积内产生的部分压力之独在相同体积内产生的部分压力之和和。12.1 基本概念饱和蒸汽压（Saturation pressure of water vapor）由饱和蒸汽产生的部分压力由饱和蒸汽产生的部分压力，称为称为该温度下的饱和蒸汽压该温度下的饱和蒸汽压。饱和蒸汽饱和蒸汽压仅与空气的温度有关压仅与空气的温度有关，不受压力不受压力影响影响。饱和蒸汽压计算的经验公式当温度高于0时当温度低于0时10103124log()23.59 8.2log()0.00248sswPTTT102664log()5.538ssiPT12.1 基本概念相对湿度（Relative humidity）100%wssw空气中水蒸汽产生的部分压力(P)相对湿度(RH%)=同温度下饱和蒸汽压力(P)12.1 基本概念露点与霜点（Dew Point and Frost Point）湿空气在气压不变条件下使其所含湿空气在气压不变条件下使其所含水蒸汽达到饱和状态时所必须冷却水蒸汽达到饱和状态时所必须冷却到的温度称为露点温度或露点到的温度称为露点温度或露点。若若露点温度低于露点温度低于0 0，水汽实际将凝结水汽实际将凝结成 霜成 霜，称 为 霜 点 温 度 或 霜 点称 为 霜 点 温 度 或 霜 点。12.1 基本概念湿度计（Hygrometer）湿度计是用来测量湿度的仪器或装湿度计是用来测量湿度的仪器或装置置。由于湿度受温度的影响很大由于湿度受温度的影响很大，湿度的测量常常伴随着对温度的测湿度的测量常常伴随着对温度的测量量。同时测量温度和湿度的装置叫同时测量温度和湿度的装置叫温湿度计温湿度计。12.2湿度的测量方法是计量难点之一是计量难点之一受气压受气压、温度影响温度影响二二、三十种测量方法三十种测量方法机械式机械式-毛发湿度计毛发湿度计干湿球式干湿球式冷镜式光电露点湿度计冷镜式光电露点湿度计电子式湿度计电子式湿度计12.2湿度的测量方法毛发湿度计毛发湿度计：毛发变化毛发变化3%现用纤维素与约现用纤维素与约5050m m的金属箔粘合的金属箔粘合在一起在一起，卷成螺旋状卷成螺旋状构成构成适用范围适用范围：30%100%RH12.2湿度的测量方法干湿球式运动速度在范围运动速度在范围2.520m/s精度精度5%7%RH()wsswatmPPPA tt100%wssw空气中水蒸汽产生的部分压力(P)相对湿度(RH%)=同温度下饱和蒸汽压力(P)12.2湿度的测量方法另一种干湿球湿度计结构顶部装风扇顶部装风扇，使空气流动使空气流动气象图表气象图表横轴横轴-干球温度干球温度，平斜线平斜线 湿球温度湿球温度，陡斜线陡斜线-比体积比体积二次曲线二次曲线-饱和度饱和度，纵轴纵轴-湿气含量湿气含量，另外可以测量热涵另外可以测量热涵12.2湿度的测量方法干湿球湿度计速查表干湿球湿度计速查表，行行1 1-温差温差，列列1 1 干球温度读数干球温度读数3339445057637077849225313743495662697784922430364248556269768492232834404754616876839122263239465360677583912126323946535967748391202229364350586574829119202734414957657382911818253240475564728190171523303846546371819016132027364453617181901510182534425160707990147152232415059697989131098765432112.2湿度的测量方法冷镜式光电露点湿度计铜、银光面表面镀惰性金属，如铱、铷、镍、金热电制冷器精度露点温度0.2甚至更高。湿度精度在5%RH相对湿度以上范围时可以达到1.5%12.2湿度的测量方法电子式湿度计电阻式湿度传感器氯化铝薄膜氯化铝薄膜、过氧化铝等电阻率变化过氧化铝等电阻率变化，自加热自加热电容式湿度传感器高分子聚合物膜高分子聚合物膜、氯化锂氯化锂、水溶性盐水溶性盐、凝胶状凝胶状纤维物纤维物、炭精粉与过氧化铝混合物等作为电容炭精粉与过氧化铝混合物等作为电容器的电介质器的电介质，介电常数随相对湿度变化介电常数随相对湿度变化。12.2湿度的测量方法电容式湿度传感器结构用陶瓷基底上的聚酯用陶瓷基底上的聚酯材料作为湿度敏感材材料作为湿度敏感材料料多孔铂层作为电极多孔铂层作为电极表面覆上保护性聚酯表面覆上保护性聚酯层防止油污层防止油污、灰尘等灰尘等的污染的污染。12.3传感器的主要性能指标量程量程精度精度互换性互换性线性性线性性迟滞特性迟滞特性重复性重复性响应时间响应时间恢复时间恢复时间稳定性稳定性12.4传感器选用注意事项量程：不需要全湿度范围(0-100RH)的湿度测量。精度：不宜盲目追求“高、精、尖”。多数情况下，5RH的精度就足够了。需要随时场合，再选用3RH以上精度的湿度传感器。时漂和温漂：有针对性的解决方法和措施。其它：避免在酸性、碱性及含有机溶剂的环境中使用，避免粉尘较大环境，空气流通，考虑供电，信号的长线传输措施。12.5 典型的电子式湿度传感器Honeywell 电容式湿度传感器12.5 典型的电子式湿度传感器T表表12.3Honeywell12.3Honeywell公司公司HIH4000HIH4000-002002湿度传感器性能指标湿度传感器性能指标，1 1年内在年内在50%RH50%RH时的典型值为时的典型值为 0.2%RH0.2%RHRHRH 稳定性稳定性2525空气缓慢流动时为空气缓慢流动时为15s15s响应时间响应时间 0.5%RH0.5%RH重复性重复性满量程的满量程的 3%RH3%RH滞徊滞徊典型值为典型值为 0.5%RH0.5%RH线性线性典型值在典型值在0 0-60%RH60%RH范围内为范围内为5%RH,5%RH,在在6060-100%RH100%RH范围内为范围内为8%RH8%RH可互换性可互换性不结露不结露0 0-100%RH100%RH范围内范围内，3.5%RH,3.5%RH,测量精度测量精度12.5 典型的电子式湿度传感器瑞士Sensiron公司电容式相对湿度传感器外型12.5 典型的电子式湿度传感器瑞士瑞士SenrisonSenrison公司电容湿度传感器性能表公司电容湿度传感器性能表%RH/Year%RH/Year0.50.5长期稳定性长期稳定性%RH%RH1.01.0滞徊滞徊s s4.04.01/e1/e响应时间响应时间%RH%RH1001000 0量程量程%RH%RH3.03.0粗数据粗数据非线性非线性完全可互换完全可互换互换性互换性%RH%RH0.10.1重复性重复性bitbit121212128 8%RH%RH0.030.030.030.030.50.5分辨率分辨率单位单位最大值最大值典型值典型值最小值最小值条件条件参数参数结束语湿度传感器就介绍到这里湿度传感器就介绍到这里。下一讲讲述智能传感器下一讲讲述智能传感器。谢谢合作谢谢合作！