绝对湿度与相对湿度

•湿滞回差定义：在湿滞回线
上所表示的最大量差值为湿滞 回差。
•人们希望湿敏元件的湿滞回
差越小越好。
一个理想化的湿敏器件所应具备的性能参数
❖ 使用寿命长，长期稳定性好 ❖ 灵敏度高，感湿特性曲线的线性度好 ❖ 使用范围宽，湿度温度系数小 ❖ 响应时间短 ❖ 湿滞回差小 ❖ 能在有害气氛的恶劣环境中使用 ❖ 器件的一致性和互换性好，易于批量生产 ❖ 器件感湿特征量应在易测范围以内
④、湿度温度系数
❖ 湿敏元件的湿度温度系数是表示感湿特性曲线随环境 温度而变化的特性参数。
❖ 在不同的环境温度下，湿敏元件的感湿特性曲线是不 相同的，它直接给测量带来误差。
❖ 湿敏元件的湿度温度系数定义为；在湿敏元件感湿特 征量恒定的条件下，该感湿特征量值所表示的环境相 对湿度随环境温度的变化率。
K2O一Fe2O3湿度敏感器件的响应特性曲线
⑥、湿滞回线和湿滞回差
❖ 各种湿敏元件吸湿和脱湿的响应时间各不 相同，而且吸湿和脱湿的特性曲线也不相 同。一般总是脱湿比吸湿迟后，我们称这 一特性为湿滞现象
Mn3O4- TiO2湿敏器件 在80℃时的湿滞回线
•湿滞回线定义：湿滞现象可
以用吸湿和脱湿特征曲线所构 成的回线来表示，我们称这一 回线为湿滞回线。
绝对湿度与相对湿度
Байду номын сангаас 目录
一、简介 二、湿度及湿度传感器 三、电解质系湿度传感器 四、半导体及陶瓷湿度传感器 五、有机物及高分子聚合物湿度传感器 六、湿度传感器的应用及发展动向 本章小结
一、简介
❖ 湿度测量技术 （可参《湿度测量》一书）
湿度测量技术发展已有200多年历史 ❖ 人们对湿敏元件的认识是从1938年美国
❖ 由于对湿度监测不够精确，致使大批精密仪器与 机械装置锈蚀、谷物发霉等，每年因此造成巨大 损失。
二、湿度及湿度传感器
1、湿度及其表示方法 2、湿度传感器及其特性参数 3、湿度传感器的分类
1、湿度及其表示方法
❖ 在自然界中，凡是有水和生物的地方，在 其周围的大气里总是含有或多或少的水汽。
❖ 大气中含有水汽的多少，表示大气的干、
❖ 人们希望特性曲线应当在全
量程上是连续的，曲线各处
斜率相等，即特性曲线呈直
线。
灵敏度
❖ 斜率应适当，因为斜率过小，
灵敏度降低；斜率过大，稳
定性降低，这些都会给测量 二氧化钛-五氧化二
带来困难。
钒湿敏器件的感湿特
性曲线
PI电容式湿度传感器湿度特性图
PI电容式湿度变送器输出特性曲线
③、灵敏度
❖ 定义：湿敏元件的灵敏度，就其物理含义而言，应当 反映相对于环境湿度的变化、元件感湿特征量的变化 程度。
❖ 由湿敏元件的湿度温度系数值，即可得知湿敏元件由 于境环温度的变化所引起的测湿误差。
MgCr2O4—TiO2 湿敏元件的温度特性
⑤、响应时间
❖ 响应时间反映湿敏元件在相对湿度变化时输 出特征量随相对湿度变化的快慢程度。
❖ 一般规定：响应相对湿度变化量的63.2％时 所需要的时间为响应时间。
❖ 在标记时，应写明湿度变化区的起始与终止 状态。人们希望响应时间快一些为好。
相对湿度= (ρV /ρW)×100%RH ❖ 根据道尔顿分压定律，空气中压强P＝Pa十PV(Pa
为干空气分压，PV为湿空气气压)和理想状态方 程，通过变换．又可将相对湿度用分压表示：
相对湿度＝ (PV /PW)×100% RH； 式中：PV一待测气体的水汽分压； Pw一 同一温度下水蒸汽的饱和水汽压。
2、湿度传感器及其特性参数
❖ 湿度传感器是指能将湿度转换为与其成一定比
例关系的电量输出的器件式装置。
❖ 主要特性参数有：
①湿度量程 ②感湿特征量 ③灵敏度 ④湿度温度系数 ⑤响应时间 ⑥湿滞回线和湿滞回差
①、湿度量程
❖ 保证一个湿敏器件能够正常工作所允许环 境相对湿度可以变化的最大范围，称为这 个湿敏元件的湿度量程。
F.W.Dummore研制成功浸涂式LiCl湿敏元件才 开始的，从此以后，已有几十种湿敏元件及 传感器应运而生。
湿度检测的重要性
❖ 湿度与科研、生产、人们生活、植物生长有密切 关系，环境的湿度具有与环境温度同等重要意义。
❖ 目前人们对湿度的重视程度远不及对温度的重视。 因此湿度测量技术的研究及其测量仪器远不如温 度测量技术与仪器那样精确与完善。
普遍采用的灵敏度的方法
❖ 目前．虽然关于湿敏元件灵敏度的表示方法 尚未得到统一，但较为普遍采用的方法是用 元件在不同环境湿度下的感湿特征量之比来 表 示 灵 敏 度 。 例 如 日 本 生 产 的 MgCr2O4— TiO2湿敏元件的灵敏度．用一组电阻比R1% ／R20% ， R1%／R40% ， R1%／R60%，R1% ／ R80%及R1%／R100%表示，其中R1%， R20%， R40%， R60%，R80%及R100% 分别为相对湿度 在1％，20％，40％，60％，80％及100％ 时湿敏元件的电阻值之比。
❖ 湿度量程越大，其实际使用价值越大。理 想的湿敏元件的使用范围应当是0－100％ RH的全量程。
②、感湿特征量 —相对湿度特性曲线
❖ 每一种湿敏元件都有其感湿特征量， 如电阻、电容、电压、频率等。
感湿特性曲线
❖ 湿敏元件的感湿特征量随环 境相对湿度变化的关系曲线， 称为该元件的感湿特征量 — 相对湿度特性曲线，简称感 湿特性曲线。
湿程度，用湿度来表示，也就是说，湿度是 表示大气干湿程度的物理量。 ❖ 大气湿度有两种表示方法：绝对湿度与相 对湿度。
①、绝对温度
❖ 绝对湿度表示单位体积空气里所含水汽的
质量，其表达式为:
V
V
式中：ρ —被测空气的绝对湿度 MV一被测空气中水汽的质量 V —被测空气的体积
②、相对湿度
❖ 相对湿度是气体的绝对湿度(ρV)与在同一温度 下，水蒸汽已达到饱和的气体的绝对湿度(ρW) 之比，常表示为％RH．其表达式为
❖ 表示法：直线的斜率。 ❖ 因此，它应当是湿致元件的感湿特性曲线斜率。在感
湿特性曲线是直线的情况下，用直线的斜率来表示湿 敏元件的灵敏度是恰当而可行的。 ❖ 然而，大多数湿敏元件的感湿特性曲线是非线性 的．在不同的相对湿度范围内曲线具有不同的斜率。 因此，这就造成用湿敏元件感湿特性曲线的斜率来表 示灵敏度的困难。