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湿度与湿敏传感器

2020-11-25 12:49 作者:双线彩虹  | 我要投稿

人类的生存和社会活动与湿度密切相关,随着现代化的发展,很难找出一个与湿度无关的领域来。湿敏传感器是由湿敏元件和转换电路等组成,将环境湿度变换为电信号的装置,在工业、农业、气象、医疗以及日常生活等方面都得到了广泛的应用,特别是随着科学技术的发展,人们对于湿度的检测和控制越来越重视并进行了大量的研制工作。

湿度的检测要比其他物理量困难得多,一方面是由于空气中的水蒸气含量少;另一方面是由于潮湿的环境往往都具有酸性或者碱性,就会使得湿敏材料不同程度地受到腐蚀而失去原有的性能;再有就是测量湿度时都是接触测量,因此湿敏器件只能暴露于待测环境中,不能密封,对于测量都有影响。所以说湿敏传感器的制作工艺困难,导致其测量精度和性能都相对差一些。

最早人们根据用头发随湿度变化而伸长或缩短的原理制作了毛发湿度计,但其精度不够高,后来逐渐有了电阻湿度计,半导体湿度计是近年来才出现的。

湿度是指物质中所含水蒸气的量,目前的湿敏传感器多数是测量气氛中的水蒸气含量通常用绝对湿度、相对湿度和露点(或露点温度)来表示。

1.绝对湿度

绝对湿度(absolute humidity)是指在标准状态下,单位体积的空气中含水蒸气的质量,即水蒸气密度。

2.相对湿度

相对湿度(relative humidity)指湿空气的绝对湿度与相同温度下可能达到的最大绝对湿度之比,也可表示为湿空气中水蒸气分压力Pv与相同温度下水的饱和压力Pw之比。

相对湿度是一个无量纲的量,在实际的测量场合,一般都使用相对湿度。饱和水蒸气气压与气体的温度和气体的压力有关,当温度和压力变化时,因饱和水蒸气压变化,所以气体的水蒸气压即使相同,其相对湿度也会发生变化,温度越高,饱和水蒸气压越大。所以提到相对湿度,必须同时说明环境温度,否则,所说的相对湿度就失去确定的意义。

3.露点

水的饱和蒸气压随温度的降低而逐渐下降。在同样的水蒸气压下,温度越低,则空气的水蒸气压与同温度下水的饱和蒸气压差值越小。在一定大气压下,将含水蒸气的空气冷却,当降到某温度时,空气中的水蒸气达到饱和状态,开始从气态变成液态而凝结成露珠,这种现象称为结露。此时的温度称为露点或露点温度。如果这一特定温度低于0℃,水汽将凝结成霜。又称为霜点温度。两者统称为露点空气中水蒸气压越小,露点越低,因而可用露点表示空气中的湿度。

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