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电阻湿度传感器的基本原理

2023-06-08 00:34:00

据报道，湿度传感器作为一种将湿度信号转换为电信号的装置，实际上比预期有更多的空间。它在延长产品在运输和储存过程中的使用寿命、防止汽车摄像头起雾、控制建筑物内的气流和质量方面发挥了非常重要的作用，是一种非常实用的传感器。

目前，市场上大多数湿度传感器的输出端都是相对湿度。输出的相对湿度可以跟踪温度和湿度，同时跟踪环境的变化，这比绝对湿度对水蒸气的测量更全面。从绝对湿度到相对湿度的变化只是湿度传感器发展过程的一部分。湿度传感器的持续发展也发生了一些变化，从模拟到数字，从电阻到电容。

电阻式湿度传感IC

电阻湿度传感器BU323Z的基本原理与其他电阻传感器相同。测量的变化以一定的方式转化为敏感元件电阻参数的变化，然后通过电路转化为电压或电流信号的输出，从而实现非电量测量。具体而言，湿度传感器由湿度传感材料制成。当空气中的水蒸气吸附在湿度传感膜上时，元件的电阻率和电阻值都会发生变化。利用这一特性测量湿度的优点是它对高湿度环境非常敏感。

电阻湿度传感器的测量是接触式的，简单直接，所以电阻湿度传感器IC与电容式相比，结构更简单，更容易实现批量生产，成本更容易降低。而且电阻湿度也很容易降低。IC不需要像电容式湿度传感IC引线之间的容量也要考虑，所以在设计上有很大的自由度。但电阻湿度传感器在低湿度范围内(20%)RH远非敏感。而且温度补偿和线性处理比较麻烦，电阻变化是对数变化，不做线性传感器湿度变化很难显示。

目前，电阻湿度传感器中流行的聚合物湿度传感器是由聚合物湿度敏感材料制成的，可以达到更好的测量效果。其原理与传统的电阻类型相似。随着湿度的增加，聚合物湿度敏感材料膨胀，内部自由体积增加，载流子增加。同时，聚合物聚合物电解质反离子的活化能降低，迁移率提高，材料阻抗降低。

MS-Z3高分子电阻型湿度传感器，Winson

如上图所示，生科技MS-Z3、利用高分子材料将温度特性降低到0.5%RH/℃10-90%RH在测量范围内可以更灵敏地实现检测。更持久的精度降低了后期更换或重新校准传感器的维护。

电容湿度传感IC

电容式湿度传感器的线性化程度非常高，不需要像电阻式那样对数变化，在低湿度范围内(低温检测范围可以探测到0%RH）它具有更好的灵敏度，并且由于结构是为了增加电容值而制成薄膜，因此响应速度通常比电阻式快。可以看出，电容式通常是许多高精度湿度传感器的首选。首先，电容式非接触式测量更符合当前的传感趋势。此外，电容式IC易于集成的特性也更容易匹配各种检测要求。

当然，更快的检测也意味着设备的设计要求更高。由于电容的微小变化，质量差的电容湿度传感器往往会产生巨大的误差。因此，可靠性是湿度传感器IC非常重要。相对湿度精度漂移是湿度传感器长期性能一致性的重要指标。市场上的电容式传感器通常精度在2%左右，漂移通常为0.25%至0.5%(电阻式漂移每年约为1%)。

电容湿度IC在提高精度的同时，制造商将尽可能减少器件的漂移，例如TI最新的电容湿度传感ICHDC3021在±在0.5%的精度下，长期漂移降低到每年0.19%RH，应对自然老化、环境压力或污染引起的精确漂移。