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简化了的湿度测量与单片机相对湿度传感器January 1, 2013By: John Gammel, Silicon Laboratories Inc.Sensors摘 要：随着工业科技日新月异，湿度传感技术得到广泛应用。相较传统的机械湿度计现代电子湿度传感器通过吸湿材料的电容或者电阻监测湿度等相关系数的变化。相对湿度传感器实现了温度和湿度的控制。SI7005温湿度传感器采用疏水性覆盖材料，使用聚酰亚胺莫变化检测湿度变化。SI7005S集成了一个ADC，采用了非易失性存储技术，具有一个12C接口，这种高集成度提高了耐用性和可靠性。关键词： 相对湿度；电子传感器；湿度传感器1 湿度测量湿度测量变得越来越重要。本文中我们讨论单芯片的相对湿度（RH）传感器，该单片机提供了强大的性能，便携，低功耗，并且可以在各种各样的应用中实现精确的湿度检测。湿度传感技术被广泛应用于生活中：比如应用于暖通空调和制冷技术中及医疗设备的CPAP呼吸机技术中；资产跟踪和用于食品和医药等行业的存储设备，工业控制系统，气象仪器，汽车气候控制和除雾，移动计算设备。相对湿度（RH ）的测量是环境检测较困难的技术挑战。湿度感测仪器通常依赖于温度，压力，质量，一个机械，电的变化等物质，当水分被吸收，然后湿度感测仪器导出测量结果。机械湿度计在传统上用人或动物的毛发来测量湿度，因为头发的长度随湿度测量发生变化。如今，现代电子湿度传感器通过测量电容或电阻或与湿气相关的变化显示湿度。相对湿度传感器，特别是那些依赖于吸湿的聚合物电介体材料的电容变化进行测量的，具有包括应用程序和使用要求：需要电路板装配过程中保护传感器，特别是在焊料回流，并需要随后补充水分传感器 需要保护传感器不受损坏或污染。在产品的生命周期中，若长时间暴露的温度或湿度传感器精度受影响，需要温度校正和线性化适用于湿度读数，其中的一些要求，源于电容式湿度传感器使用的聚酰亚胺薄膜的自然特性。其它的是传感器的开放式腔体组件暴露的管芯和传感器薄膜对环境的结果[1]。 CMOS的制造技术使人们有可能建立一个国家的最先进的电容式湿度传感器，提供创新的，具有成本效益的封面传感元件。服用前仔细看看这些单芯片湿度传感器，让我们回顾一些相对湿度测量的基本原理。2 湿度基础在空气中发现的水蒸汽量相差很大，从接近零到饱和点。不足或过度的湿度，或在两者之间摆动时，可能会损坏敏感的材料和物体。人体使用蒸发冷却作为其主要的温度调节机制[2]。事实上，人类感觉到从身体而不是温度本身的热传递的速率。图1显示了相对湿度如何影响我们的舒适性。当湿度太高，汗液不易蒸发，人体可能会过热，引起不适。高温和低湿度的组合可以更有效的冷却。 露点温度相对湿度在90°F人类感知如图1。75°F62％，Extremely uncomfortable70°F-74°F52％-60％Quiteuncomfortable65°F-69°F44％-50％Somewhat uncomfortable60°F-64°F37％-42％，Comfortable but humid55°F-59°F1％-35％Comfortable50°F-54°F26％-30％Very comfortable49°F25％A bit dry图1 RH水平的人类感知传统上，基于温度的控制在许多环境中已被很好地应用[3]。近年来，湿度的测量已经越来越重要，特别是在居住，存储和制造场所。温度和相对湿度的控制对许多材料，包括药物，食品，织物和木材产品的保存是至关重要的。不可接受的湿度水平，尤其是在与极端温度相结合，显著到材料的击穿贡献。热加速恶化，以及高湿度提供水分，促进有害的化学反应。当结合时，这些因素可以鼓励昆虫活性和霉菌的生长。非常低的相对湿度也可有破坏作用，除湿敏感材料和使它们变脆。波动较大的温度和湿度也会造成损害，通过膨胀和收缩，加速恶化。准确的湿度测量控制湿度，可以防止损坏和不适，或检测到储存或运输过程中造成的产品损坏事件的重要因素。相对湿度传感必须是以可用的组件形式实现与电子控制结合及经济有效的集成[4]。3 测量湿度的技术湿度可以量化在许多方面，但对于维持大气质量的最重要的测量是相对湿度（RH ） 。这是水蒸汽存在于空气中的实际量，这是不能吸收任何更多的水分的比率[5]。绝对湿度被定义为水蒸汽的质量溶解在潮湿的空气在给定温度和压力下的总体积。饱和电平通常被称为露点或霜点，这取决于相对湿度值是否可以随温度细微变化或者显著变化，在温度变化将引起相对湿度为的变化。较高的温度增加了空气中吸收水分的能力和较低的温度降低其吸收水分的能力。空气的相对湿度降低的空气被加热，当潮湿的空气被冷却时，其吸收水分的能力降低，从而导致相对湿度增加。其结果是，所需要的水蒸汽中空气的量达到使温度露点升高。10℃的