電阻式濕度計的測量原理及實際應(yīng)用中優(yōu)缺點
發(fā)布時間:2019-5-9 5:34:09 作者:拓普電氣 來源:本站 瀏覽量:5340 【字體:
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電阻式濕度計的測量原理
電阻式濕度傳感器是利用濕敏元件的電氣特性(如電阻值),隨濕度的變化而變化的原理進行濕度測量的傳感器,濕敏元件一般是在絕緣物上浸漬吸濕性物質(zhì),或者通過蒸發(fā)、涂覆等工藝制備一層金屬、半導(dǎo)體、高分子薄膜和粉末狀顆粒而制作的,在濕敏元件的吸濕和脫濕過程中,水分子分解出的離子H+的傳導(dǎo)狀態(tài)發(fā)生變化,從而使元件的電阻值隨濕度而變化。
氯化鋰濕敏器件屬于電解質(zhì)感濕性材料,在眾多的感濕材料之中,首先被人們所注意并應(yīng)用于制造濕敏器件,氯化鋰電解質(zhì)感濕液依據(jù)當(dāng)量電導(dǎo)隨著溶液濃度的增加而下降。電解質(zhì)溶解于水中降低水面上的水蒸氣壓的原理而實現(xiàn)感濕。
其敏感材料是以季銨鹽的聚合物溶液作基體,將這種功能基與樹脂聚合物進行反應(yīng),可以產(chǎn)生具有立體三維的熱固性樹脂,具有較好的穩(wěn)定性。相對濕度的變化可以導(dǎo)致陰極與陽極之間的電阻發(fā)生變化。
氯化鋰感濕基片的結(jié)構(gòu)為選用傳感器的襯底,在上方制作一對金屬電極,涂覆一層電解質(zhì)溶液感濕膜,氯化鋰是典型的離子晶體,屬于非親合型電解質(zhì),氯化鋰溶液中,Li+對極性水分子的吸引力極強,離子水分程度高。氯化鋰感濕膜由氯化鋰和聚乙烯醇混合制作,濕敏元件測濕量程較窄,一般氯化鋰器件的測量范圍在20%RH左右,在測量較寬的濕度范圍時,常采用多片組合的方法,在不同的濕區(qū)內(nèi)相同的間隔具有相同的感濕區(qū)線,多片組合用線化電阻連接,組合完整的濕度測量器件。
單片氯化鋰濕敏器件的感濕特征量電阻,與環(huán)境相對濕度(RH)和環(huán)境溫度(t)之間,呈現(xiàn)指數(shù)函數(shù)關(guān)系 ,公式可表示為R=Roexpα(Φ-Φ0)-Rtexpβ(t-t0) Ro為起始電阻,α為濕度常數(shù),Rt為起始電阻,β為溫度常數(shù)。
氯化鋰濕敏器件的襯底結(jié)構(gòu)分柱狀和梳妝,以氯化鋰聚乙烯醇涂覆為主要成份的感濕液和制作金質(zhì)電極是氯化鋰濕敏器件的三個組成部分。多年來產(chǎn)品制作不斷改進提高,產(chǎn)品性能不斷得到改善,氯化鋰感濕傳感器其特有的長期穩(wěn)定性是其它感濕材料不可替代的,也是濕度傳感器zui重要的性能。在產(chǎn)品制作過程中,經(jīng)過感濕混合液的配制和工藝上的嚴(yán)格控制是保持和發(fā)揮這一特性的關(guān)健。
電阻式濕度計實際應(yīng)用中優(yōu)缺點
優(yōu)點:基本上沒有滯后和老化,溫度系數(shù)較低,便宜,能耗小。溫度范圍-10℃~80℃,重復(fù)性優(yōu)于0.5%RH,準(zhǔn)確度較高,一般為±2%RH,在很窄的范圍內(nèi)可達±1%RH。
缺點:是間接測量儀器,需定期校準(zhǔn),不適用于某些污染物,如果在較寬的溫度范圍內(nèi)使用需進行溫度補償,比電容式傳感器響應(yīng)慢,對污染物敏感。不適用于低濕,相對濕度低于15%RH時喪失靈敏度,但當(dāng)相對濕度接近100%RH時仍具有較好的性能,但冷凝有時會損壞傳感器。有些污染物對電阻式傳感器影響較大,有些則對電容式傳感器影響較大,因此選擇傳感器時主要是根據(jù)污染物的性質(zhì)。
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