湿度传感器工作原理

鹏志仪器

湿度传感器工作原理
一、核心被测量
绝对湿度（AH）、相对湿度（RH）、露点温度（Td）。工业与实验室多用 RH（%RH，0–100 %）。
二、主流技术路线
电容式（最常用）
• 感湿层：高分子薄膜或金属氧化物，吸湿后介电常数 ε_r 随水分增加而提高。
• 结构：薄膜夹在上下电极之间，形成平行板电容器 C ∝ ε_r。
• 信号链：电容变化 → 高频振荡/电荷放大 → 温度补偿 → 线性化 → 0–5 V / 4–20 mA / I²C 输出。
• 特点：响应快、精度 1–3 %RH、低功耗，易受挥发性有机物污染。
电阻式
• 感湿层：氯化锂、陶瓷或高分子电解质，吸湿后离子迁移率变，电阻 R 随 RH 指数下降。
• 信号链：恒压激励 → 电流测量 → 对数放大 → 温度补偿。
• 特点：成本低，长期漂移大，需周期性校准。
热导式（绝对湿度计）
• 双热敏电阻桥路：一路密闭干燥，一路暴露环境。水蒸气热导率高于空气，桥路失衡 → 得 AH。
• 特点：耐高温、耐污染，响应慢，适合高湿或腐蚀气体。
MEMS 谐振式
• 悬臂或薄膜谐振频率随质量变化，表面吸附水分子 → Δf → RH。
• 特点：超高灵敏度，可片上集成温湿压三合一。
光学露点式
• 冷却镜面至结露，光电检测露层散射 → 精准测露点 Td。
• 特点：精度 ±0.2 °C Td，作为标准器校准其他传感器，价格高。
三、温度补偿
所有湿度传感器都对温度敏感，需用内置或外置温度探头做多项式或查表补偿，误差可降至 0.5 %RH。
四、校准与维护
• 两点校准：11.3 %RH（饱和 LiCl）与 75.3 %RH（饱和 NaCl）。
• 定期用标准盐溶液或露点仪比对。
• 电容/电阻式避免凝露、油烟；高湿环境加烧结金属过滤器。
五、选型提示
普通环境：电容式 DHT22/SHT35。
工业过程：4–20 mA 输出的不锈钢探头。
计量/校准：冷镜式露点仪。