濕度傳感器工作原理

鵬志儀器

濕度傳感器工作原理
一、核心被測量
絕對濕度（AH）、相對濕度（RH）、露點溫度（Td）。工業(yè)與實驗室多用 RH（%RH，0–100 %）。
二、主流技術(shù)路線
電容式（最常用）
? 感濕層：高分子薄膜或金屬氧化物，吸濕后介電常數(shù) ε_r 隨水分增加而提高。
? 結(jié)構(gòu)：薄膜夾在上下電極之間，形成平行板電容器 C ∝ ε_r。
? 信號鏈：電容變化 → 高頻振蕩/電荷放大 → 溫度補償 → 線性化 → 0–5 V / 4–20 mA / I2C 輸出。
? 特點：響應(yīng)快、精度 1–3 %RH、低功耗，易受揮發(fā)性有機物污染。
電阻式
? 感濕層：氯化鋰、陶瓷或高分子電解質(zhì)，吸濕后離子遷移率變，電阻 R 隨 RH 指數(shù)下降。
? 信號鏈：恒壓激勵 → 電流測量 → 對數(shù)放大 → 溫度補償。
? 特點：成本低，長期漂移大，需周期性校準(zhǔn)。
熱導(dǎo)式（絕對濕度計）
? 雙熱敏電阻橋路：一路密閉干燥，一路暴露環(huán)境。水蒸氣熱導(dǎo)率高于空氣，橋路失衡 → 得 AH。
? 特點：耐高溫、耐污染，響應(yīng)慢，適合高濕或腐蝕氣體。
MEMS 諧振式
? 懸臂或薄膜諧振頻率隨質(zhì)量變化，表面吸附水分子 → Δf → RH。
? 特點：超高靈敏度，可片上集成溫濕壓三合一。
光學(xué)露點式
? 冷卻鏡面至結(jié)露，光電檢測露層散射 → 精準(zhǔn)測露點 Td。
? 特點：精度 ±0.2 °C Td，作為標(biāo)準(zhǔn)器校準(zhǔn)其他傳感器，價格高。
三、溫度補償
所有濕度傳感器都對溫度敏感，需用內(nèi)置或外置溫度探頭做多項式或查表補償，誤差可降至 0.5 %RH。
四、校準(zhǔn)與維護
? 兩點校準(zhǔn)：11.3 %RH（飽和 LiCl）與 75.3 %RH（飽和 NaCl）。
? 定期用標(biāo)準(zhǔn)鹽溶液或露點儀比對。
? 電容/電阻式避免凝露、油煙；高濕環(huán)境加燒結(jié)金屬過濾器。
五、選型提示
普通環(huán)境：電容式 DHT22/SHT35。
工業(yè)過程：4–20 mA 輸出的不銹鋼探頭。
計量/校準(zhǔn)：冷鏡式露點儀。