第八章 电子聚合物基湿度传感器.pptVIP

露点、露点温度及相对湿度的关系 原理可以叙述为：当一定体积的湿空气在恒定的总压力下被均匀降温时，在冷却的过程中，气体和水汽两者的分压力保持不变，直到空气中的水汽达到饱和状态，该状态叫做露点。 如果空气的温度是Ts，露点温度为Td，则湿空气的相对湿度可以通过下式算出： 不同温度时水的饱和水汽压 温度特性 2.有机季铵盐高分子电解质湿敏元件 该类高分子湿度传感器的感湿材料含有 氯化季铵盐的高分子聚合物-丙烯酸酯，该材 料是一种离子导电的高分子材料。 感湿原理为： 大气中增加的湿度越大，则感湿膜被电离的程度就越大，电极间的电阻值也就越小，其变化与相对湿度的变化成指数关系。 有机季铵盐高分子电解质湿敏元件的主要参数 0.2 1.5 0.3 30 ±2 20～99.9 -20～+60 ±2～3 额定电流 （mA） 额定 电压 （V）（AC） 额定 功率 （mv） 响应 时间 （ｓ） 滞后 （%RH） 测湿范围 （%RH） 工作温度范围 （C） 精度 （%RH） 3. 聚苯乙烯磺酸铵湿敏元件 聚苯乙烯磺酸铵元件是在氧化铝基片上印刷梳状金电极，然后涂覆有交联剂的苯乙烯磺酸铵溶液，之后，用紫外线光照射，苯乙烯磺酸铵交联、聚合，形成体形高分子，再加保护膜，形成具有复膜结构的感湿元件。 该元件测湿范围为（30~100）％RH；温度系数为 -0.6 %RH／℃。具有优良的耐水性、耐烟草性，一致性好。 ？梳状电极←→叉指电极 4.胀缩性有机物湿敏元件 有机纤维素具有吸湿溶胀、脱湿收缩的特性。 利用这种特性，将导电的微粒或离子掺入其中作为导电材料，就可将其体积随环境湿度的变化转换为感湿材料电阻的变化。 这一类湿敏元件主要有：碳湿敏元件及结露敏感元件等。 ① 碳湿敏元件 碳湿敏元件采用的感湿材料是溶胀性能较好的羟乙基纤维素（HEC）。 工艺：羟乙基纤维素碳湿敏元件多采用丙烯酸塑料作为基片，采用涂刷导银漆或真空镀金、化学淀积等方法，在基片两长边的边缘上形成金属电极，然后，再在其上浸涂一层由羟乙基纤维素、导电碳黑和润湿性分散剂组成的浸涂液，待溶剂蒸发后即可获得一层具有胀缩特性的感湿膜。 经老化、标定后即可使用。 羟乙基纤维素碳湿敏感元件敏感功能结构 羟乙基纤维素碳湿敏感元件的感湿特性曲线 羟乙基纤维素碳湿敏感元件的感湿特性曲线的“隆起”现象 这一现象的出现是由于混入 浸涂液中的离子性杂质所引 起的。 实践证明，在干燥和超净条 件下制得的元件，曲线的 “隆起”现象就极其轻微。 曲线B为在正常批量生产中元件的感湿特性曲线； 曲线C是在高湿和离子污染较重的条件所得到元件的感湿特性曲线， “隆起” 现象明显。 曲线A是理想的元件所应具有的感湿特性曲线； A：理想 B：正常批量元件 C：高湿和离子污染较重的条件所得到元件 电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 第八章 电子聚合物基湿度传感器 目 录 一、简介 二、湿度及湿度传感器 三、电子聚合物湿度传感器 四、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 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年美国人F.W.Dummore研制 成功浸涂式LiCl湿敏元件开始的。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。 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、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 绝对湿度 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: 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 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： 相对湿度 = (ρV /ρW)×100 %RH 根据道尔顿分压定律