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  • 濕敏電阻的工作原理及其用法應(yīng)用
    濕敏電阻的工作原理及其用法應(yīng)用
  • 濕敏電阻的工作原理及其用法應(yīng)用
  •   發(fā)布日期: 2018-09-21  瀏覽次數(shù): 2,002

      濕敏電阻是利用濕敏材料吸收空氣中的水分而導(dǎo)致本身電阻值發(fā)生變化這一原理而制成的。工業(yè)上流行的濕敏電阻主要有氯化鋰濕敏電阻,有機(jī)高分子膜濕敏電阻。工業(yè)上流行的濕敏電阻主要有1、半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件;2、氯化鋰濕敏電阻;3、有機(jī)高分子膜濕敏電阻 。

      濕敏電阻的工作原理及其用法應(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(cè)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(duì)濕度成正比 。

      濕敏電阻的工作原理及其用法應(yīng)用

      濕敏電阻的工作原理:

      濕敏電阻式傳感器主要由感濕層3、電極4和具有一定機(jī)械強(qiáng)度的絕緣基片2組成,如圖1所示。感濕層在吸收了環(huán)境中的水分后引起兩電極間電阻值的變化,這樣就將相對(duì)濕度的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化。

      濕敏電阻的工作原理及其用法應(yīng)用

      濕敏電阻結(jié)構(gòu)示意圖

      濕敏電阻只能用交流的,直流會(huì)導(dǎo)致濕敏失效,因?yàn)橹绷鞯碾妶?chǎng)會(huì)導(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(huì)失效。所以必須用交流維持其動(dòng)態(tài)平衡,這也是為什么測(cè)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(chǎng)中會(huì)分解為H2及O2,影響測(cè)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(huì)漂移,造成電導(dǎo)率漂移,影響傳感器的使用壽命??刹捎肦C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(cè)量分壓亦可?;虿捎媚M電路,通過對(duì)數(shù)運(yùn)算進(jìn)行R/V轉(zhuǎn)換,再AD采樣。

      濕敏電阻的工作原理及其用法應(yīng)用

      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(cè)、濕度控制用。如圖所示,是濕度檢測(cè)器電路原理圖。

      濕敏電阻的工作原理及其用法應(yīng)用

      濕度檢測(cè)器電路原理圖

      圖2所示電路中,由555時(shí)基電路、濕度傳感器CH等組成多諧振蕩器,在振蕩器的輸出端接有電容器C2,它將多諧振蕩器輸出的方波信號(hào)變?yōu)槿遣?。?dāng)相對(duì)濕度變化時(shí),濕度傳感器CH的電容量將隨著改變,它將使多諧振蕩器輸出的頻率及三角波的幅度都發(fā)生相應(yīng)的變化,輸出的信號(hào)經(jīng)VD1,VD2整流和C4濾波后,可從電壓表上直接讀出與相對(duì)濕度相應(yīng)的指數(shù)來。Rp電位器用于儀器的調(diào)零。

      氯化鋰濕敏電阻

      多片電阻組合式氯化鋰濕敏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(jìn)行濕度測(cè)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)、涂覆等工藝制各一層金屬、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。

      氯化鋰濕度傳感器具有穩(wěn)定性、耐溫性和使用壽命長(zhǎng)多項(xiàng)重要的優(yōu)點(diǎn),氯化鋰濕敏傳感器已有了五十年以上的生產(chǎn)和研究的歷史,有著多種多樣的產(chǎn)品型式和制作方法,都應(yīng)用了氯化鋰感濕液具備的各種優(yōu)點(diǎn)尤其是穩(wěn)定性最強(qiáng),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(shí)現(xiàn)感濕。

      氯化鋰感濕基片的結(jié)構(gòu)為選用絕緣材料的襯底,在上方制作一對(duì)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(duì)極性水分子的吸引力極強(qiáng),離子水分程度最高。氯化鋰感濕膜由氯化鋰和聚乙烯醇混合制作,其主要特性:

      (1) 是可在120度高溫環(huán)境中穩(wěn)定工作,這一點(diǎn)是其他高分子電容是濕度傳感器不可比擬的;

     ?。?)氯化鋰濕敏元件線性測(cè)濕量程較窄大約在20%RH左右,在該測(cè)量范圍內(nèi),其線性誤差小于2%RH。所以,在全范圍濕度測(cè)量環(huán)境中要想達(dá)到高精度的濕度測(cè)量,目前普遍采用的單片濕敏元件測(cè)量方法就很難實(shí)現(xiàn)了。

      有機(jī)高分子膜濕敏電阻

      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(cè)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(duì)濕度成正比。

      電子式濕敏傳感器的準(zhǔn)確度可達(dá)2-3%RH,這比干濕球測(cè)濕精度高。濕敏元件的線性度及抗污染性差,在檢測(cè)環(huán)境濕度時(shí),濕敏元件要長(zhǎng)期暴露在待測(cè)環(huán)境中,很容易被污染而影響其測(cè)量精度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。這方面沒有干濕球測(cè)濕方法好。


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