湿敏电阻传感器的原理及结构

湿度的检测与控制在现代科研、生产、生活中的地位越来越重要。例如，许多储物仓库在湿度超过某一程度时，物品易发生变质或霉变现象；居室的湿度希望适中；纺织厂要求车间湿度保持在 （60％～70％）RH；在农业生产中的温室育苗、食用菌培养、水果保鲜等都需要对湿度进行检测和控制。

对湿度的测量比较困难，因为水蒸气中各种物质的物理、化学过程很复杂。将湿度变成电信号的传感器有红外线湿度计、微波湿度计、超声波湿度计、石英晶体振动式湿度计、湿敏电容湿度计、湿敏电阻湿度计等。目前的湿敏传感器中，多数还是各种湿敏电阻传感器，其中的敏感元件是湿敏电阻。

湿敏电阻是一种阻值随相对湿度的变化而变化的敏感元件。它主要由感湿层 （湿敏层）、电极和具有一定机械强度的绝缘基片组成，如图2－32所示。

感湿层在吸收了环境中的水分后引起两电极间电阻值的变化，这样就能直接将相对湿度变换成电阻值的变化。利用此特性，可以制作成电阻湿度计来测量湿度的变化情况，或制成湿度控制器等测湿仪表和传感器。它们和常用的毛发湿度计、干湿球湿度计相比，具有使用方便、精度较高、响应快、测量范围广及湿度系数较小等优点。常用的有金属氧化物陶瓷湿敏电阻、金属氧化物膜型湿敏电阻、高分子材料湿敏电阻等。

图2－32 湿敏电阻结构示意图

1—引线；2—基片；3—感湿层；4—电极

知识拓展4

湿度的概念

湿度表示空气的干燥程度或空气中水蒸气的含量，有绝对湿度Ha和相时湿度HR两种表示方法。每平方米空气中所含水汽的克数称为绝对湿度，即

Ha＝ V

但是，与人们的生产、生活处处相关的是相对湿度 （RH），如农作物生长、人们对天气的舒适感、地表水的蒸发等。相对湿度是指大气中的水汽的饱和程度，用被测气体中水蒸气压力Ph与该气体在相同温度下饱和水蒸气压力Ps的百分比表示为

HR×100％RH

表示湿度的另一个概念是露点温度 （露点）。空气越潮湿越容易凝结出水珠，凝结水珠的条件还与温度、压力有关。因此，保持气体压力一定，使混合气体中水蒸气达到饱和而开始结露或结霜的温度就是露点。由于气体中的水蒸气压，就是该混合气体露点温度下的饱和水蒸气压。因此，通过测定空气露点温度，就可以测定空气的水蒸气压。