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    厚膜湿度传感器工作原理

    时间:2010-02-20 18:44:08  来源:资料室    作者:   编号:  更新20170523 050450

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    厚膜湿度传感器
    1. 构造与原理
    厚膜湿度传感器,是最近开发出来的产品,改善了使用前加热除污的麻烦,它是利用厚膜混合IC 制作技术及电子陶质技术来制作出采用电气阻抗转换方式的传感器。这种传感器的外围尺寸为 14.7 x 21.0 x 6.0mm。图1所示者为这种传感器的结构。该感测器有两个金属厚膜的梳形电极,此两电极是生成在陶质基板上,在梳形电极的上面形成厚达10μm 的厚膜感湿层,另外在感湿层上又覆盖一层防止感湿层污染用的过滤器,一般是由多孔性高分子膜形成。此类组件的感湿层为具有多孔质结构的ZrO2 类的厚膜,其上面处理了一层碱金属以稳定阻抗值的调整过程。传感器的两极间传导介质,则是由感湿层吸着水之后,表面解离产生的氢离子担任,当湿度高时解离的氢离子增加,传感器的阻抗随即降低。

           图1 厚膜湿度传感器结构外型

    (1)感湿特性:
    此类组件的阻抗会随着相对湿度的变化呈指数式地减少,其感湿范围在30%RH ~90%RH,图2 为GH 4007-A的典型感湿特性。(电压AC1V 频率100HZ)

            图2 感湿特性

    (2)反应速度
    图3为25℃时的湿度反应特性。脱湿过程(90→30%RH)到达平衡的时间比吸湿过程(30→90%RH)还大,大约60秒左右,所以不适用于快速测定中。


                  图3 湿度反应特性

    (3)温度特性
    图4 所示为以湿度做参考的温度特性,在15~35℃,60%RH的时候,系数值约在0.7%RH/℃,所以温度补偿可以很容易达成。

    图4 定湿下的阻抗-温度依存性

          图25 频率特性

    (4)动作电压
    图5 所示者为阻抗、电压之依存性。当电压超过AC 5V时,阻抗变化将产生非线性之变化,所以一般标准电压均采用AC1V较多。

    (5)频率特性:
    图6 所示者为频率特性,在30%RH以上时,数KHz 以下几乎没有什么变化,在10%RH 时,使用频率超过100Hz 即有很大的变化,所以一般使用频率为配合感湿范围均在200~300Hz左右。

              图26 阻抗的电压依存性
    (6)可靠性
    图7 所示者为室内放置特性,在1000小时内几乎不会有什么变化,即使到了3000小时,与初值之差异,也只不过在5%以下。

                图7 室内放置特性


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