湿敏电阻器在温湿度传感器中的性能_新闻中心

通常(chang)(chang)，人們將大氣中(zhong)水蒸氣的(de)含量以(yi)及某些物質(zhi)中(zhong)所含水分的(de)多少籠統稱(cheng)為濕(shi)度(du)(du)。濕(shi)度(du)(du)和(he)溫度(du)(du)一樣，與(yu)人們的(de)生產活動和(he)日常(chang)(chang)生活密切相(xiang)關，測(ce)量和(he)控制濕(shi)度(du)(du)有(you)時候顯(xian)得非常(chang)(chang)重要。

濕(shi)(shi)敏電(dian)阻(zu)(zu)器作為(wei)一種應用最廣泛的(de)(de)濕(shi)(shi)度傳感(gan)器，其電(dian)阻(zu)(zu)值對(dui)濕(shi)(shi)度的(de)(de)變化極為(wei)敏感(gan)，當環境相對(dui)濕(shi)(shi)度(rh)變化時，其阻(zu)(zu)值也會隨之變化。濕(shi)(shi)敏電(dian)阻(zu)(zu)器種類較多、形(xing)狀各異，已被(bei)廣泛應用于各種濕(shi)(shi)度測(ce)(ce)量和(he)控(kong)制系統(tong)之中。生活(huo)中常(chang)用的(de)(de)電(dian)子濕(shi)(shi)度計、洗衣機(ji)(ji)里用到(dao)的(de)(de)高濕(shi)(shi)度檢測(ce)(ce)元件、錄像機(ji)(ji)里用到(dao)的(de)(de)結露傳感(gan)器等，一般都是用濕(shi)(shi)敏電(dian)阻(zu)(zu)器作為(wei)傳感(gan)器的(de)(de)。

濕敏(min)電(dian)阻器的主要特點是(shi)對空(kong)氣(qi)濕度變化反(fan)應(ying)靈敏(min)、結(jie)構簡單、體積小、使用簡便，它(ta)具(ju)有靈活多(duo)樣的外形(xing)和不同的功能，廣(guang)泛應(ying)用在各(ge)種電(dian)子、電(dian)氣(qi)設備(bei)中。

濕(shi)敏(min)(min)電(dian)阻器(qi)是(shi)利用(yong)濕(shi)敏(min)(min)材料(liao)能夠(gou)吸(xi)收空氣(qi)中的水分(fen)并導致其(qi)(qi)電(dian)阻值發生(sheng)變(bian)(bian)化(hua)(hua)這一特(te)(te)性制成的。普通濕(shi)敏(min)(min)電(dian)阻器(qi)由基(ji)體(具有一定機(ji)械(xie)強度的絕(jue)緣材料(liao))、吸(xi)濕(shi)材料(liao)和(he)電(dian)極構(gou)成(有的還加有防(fang)塵保(bao)護外殼),其(qi)(qi)基(ji)本結構(gou)如圖(tu)所示。基(ji)體采用(yong)氧化(hua)(hua)鋁(lv)、陶瓷、聚碳酸脂(zhi)板等(deng)不吸(xi)水、耐(nai)高溫的材料(liao)制成，形(xing)狀(zhuang)可(ke)以是(shi)方片狀(zhuang)或(huo)圓(yuan)柱狀(zhuang)。吸(xi)濕(shi)材料(liao)附著在基(ji)體上，形(xing)成感濕(shi)層(ceng)，其(qi)(qi)特(te)(te)點為微孔型結構(gou)，且多具有電(dian)解質(zhi)特(te)(te)性。當感濕(shi)層(ceng)吸(xi)附了空氣(qi)中的水分(fen)后，其(qi)(qi)微粒(li)間(jian)接觸電(dian)阻會(hui)發生(sheng)改變(bian)(bian)，具有電(dian)解質(zhi)特(te)(te)性的感濕(shi)層(ceng)還會(hui)形(xing)成含有正、負(fu)離子的水溶液并參(can)與導電(dian)，從而使對(dui)應兩電(dian)極之間(jian)的阻值發生(sheng)變(bian)(bian)化(hua)(hua)，實(shi)現由相對(dui)濕(shi)度變(bian)(bian)化(hua)(hua)到阻值變(bian)(bian)化(hua)(hua)的轉換。

濕(shi)敏電(dian)阻器(qi)所用吸濕(shi)材(cai)料不(bu)同，其電(dian)阻值變化(hua)可以隨(sui)濕(shi)度(du)增大(da)而增大(da)(稱正電(dian)阻濕(shi)度(du)特性),也可以隨(sui)濕(shi)度(du)增大(da)而減小(稱負電(dian)阻濕(shi)度(du)特性)。

圖濕敏電阻器(qi)的基本結(jie)構

外形和分類

常見濕(shi)敏電(dian)阻器(qi)幾乎全部是兩端(duan)無極性元(yuan)件，其種(zhong)類(lei)按外(wai)(wai)觀不(bu)(bu)同劃分，有(you)(you)圖所(suo)示的無外(wai)(wai)殼(ke)型(xing)(xing)(即裸片狀(zhuang))和塑料外(wai)(wai)殼(ke)型(xing)(xing)(即加(jia)有(you)(you)防塵保護罩)兩大類(lei)。外(wai)(wai)殼(ke)型(xing)(xing)實際上是將片狀(zhuang)濕(shi)敏電(dian)阻器(qi)裝(zhuang)入一(yi)個(ge)多孔型(xing)(xing)塑料(或(huo)金屬(shu))外(wai)(wai)殼(ke)內，既保護濕(shi)敏電(dian)阻器(qi)不(bu)(bu)受(shou)外(wai)(wai)力損傷，又具有(you)(you)一(yi)定的防塵作用。

無外殼型產品除了圖中所示(shi)的(de)最常(chang)見長(chang)方形(xing)片狀外，還(huan)有不常(chang)見的(de)圓片形(xing)、圓柱(zhu)形(xing)產品。

如(ru)果按濕(shi)(shi)(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)所(suo)用(yong)吸濕(shi)(shi)(shi)(shi)材料(liao)(liao)的(de)(de)不(bu)同劃(hua)分(fen)，常用(yong)的(de)(de)產品(pin)有(you)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解質(zhi)式(shi)(shi)(shi)(shi)濕(shi)(shi)(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)、碳(tan)膜濕(shi)(shi)(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)、陶瓷(ci)式(shi)(shi)(shi)(shi)濕(shi)(shi)(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)、高分(fen)子(zi)式(shi)(shi)(shi)(shi)濕(shi)(shi)(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)等(deng)。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解質(zhi)式(shi)(shi)(shi)(shi)濕(shi)(shi)(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)的(de)(de)典型產品(pin)是氯(lv)化鋰濕(shi)(shi)(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)，已(yi)有(you)50年(nian)以上的(de)(de)生(sheng)產和研究(jiu)歷史，其應用(yong)很普遍。碳(tan)膜濕(shi)(shi)(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)是將石墨滲在具有(you)溶脹特性(xing)的(de)(de)高分(fen)子(zi)材料(liao)(liao)中(zhong)制(zhi)成，其特點(dian)是電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)值隨(sui)濕(shi)(shi)(shi)(shi)度(du)的(de)(de)增加而變(bian)大(da)，具有(you)正電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)濕(shi)(shi)(shi)(shi)度(du)特性(xing)。陶瓷(ci)式(shi)(shi)(shi)(shi)濕(shi)(shi)(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)不(bu)僅有(you)負電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)濕(shi)(shi)(shi)(shi)度(du)特性(xing)產品(pin)，而且還有(you)正電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)濕(shi)(shi)(shi)(shi)度(du)特性(xing)產品(pin)。高分(fen)子(zi)式(shi)(shi)(shi)(shi)濕(shi)(shi)(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)目(mu)前發(fa)展迅速、應用(yong)較廣，其性(xing)價比高、體(ti)積(ji)小、使(shi)用(yong)靈活方便。

圖常(chang)用(yong)濕敏電阻器實物

名詞與參數

濕(shi)敏電阻器(qi)在(zai)實際應用中，經常會涉及與使(shi)用環境有關的絕對濕(shi)度、相對濕(shi)度、露點等名詞(ci)，讀者(zhe)必須準確把(ba)握其含(han)義。

①絕(jue)對濕度。這是指(zhi)在一定的溫度及壓(ya)力條件下(xia)，單位體積空氣中(zhong)所含水蒸(zheng)氣的質量(liang)，其(qi)單位為(wei)g/m3。

②相對(dui)濕(shi)度(du)(du)。這是(shi)指空氣中所含實際水蒸氣密度(du)(du)和(he)同(tong)溫度(du)(du)下飽和(he)水蒸氣密度(du)(du)的比值，通常(chang)用百分數表示(shi)，其(qi)單位為“%rh”(rh表示(shi)相對(dui)濕(shi)度(du)(du))。例如：30%rh,表示(shi)空氣相對(dui)濕(shi)度(du)(du)為30%。當相對(dui)濕(shi)度(du)(du)達到100%時，稱飽和(he)狀態。

③露(lu)點(dian)(dian)。這(zhe)是指(zhi)空(kong)氣在(zai)氣壓不變(bian)的(de)(de)(de)條件下冷(leng)卻，當降至某一溫(wen)(wen)度(du)時(shi)(shi)，空(kong)氣中的(de)(de)(de)水蒸(zheng)(zheng)氣會達(da)到飽(bao)和狀態。這(zhe)時(shi)(shi)，空(kong)氣中的(de)(de)(de)水蒸(zheng)(zheng)氣將(jiang)轉化凝(ning)結(jie)成露(lu)珠(zhu)(稱結(jie)露(lu)),其相對濕度(du)為(wei)100%rh,這(zhe)一特定的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)被稱為(wei)空(kong)氣的(de)(de)(de)露(lu)點(dian)(dian)溫(wen)(wen)度(du)，簡稱露(lu)點(dian)(dian)。當這(zhe)一特定溫(wen)(wen)度(du)低于0℃時(shi)(shi)，水蒸(zheng)(zheng)氣將(jiang)會結(jie)霜(shuang)(shuang)，所以(yi)此時(shi)(shi)又可稱為(wei)霜(shuang)(shuang)點(dian)(dian)溫(wen)(wen)度(du)。通常，將(jiang)露(lu)點(dian)(dian)溫(wen)(wen)度(du)與霜(shuang)(shuang)點(dian)(dian)溫(wen)(wen)度(du)統稱為(wei)露(lu)點(dian)(dian)。

由以(yi)上可看出，濕(shi)(shi)(shi)度測(ce)量與溫(wen)度有(you)著密切關系。實際當(dang)中(zhong)，在測(ce)出了絕對濕(shi)(shi)(shi)度及溫(wen)度后，就能通過計算得出相對濕(shi)(shi)(shi)度、露點等(deng)濕(shi)(shi)(shi)度參數。

另(ling)外，濕(shi)敏電(dian)阻器(qi)的主要參數(shu)有測濕(shi)范圍、濕(shi)度溫(wen)度系數(shu)、測濕(shi)靈敏度、響應時間等，其具體定義如下(xia)。

①測濕范圍。也(ye)叫濕度量(liang)程，它表明了濕敏電(dian)阻器所允許的濕度測量(liang)范圍，使(shi)用時一般不得超過該范圍。

②濕度(du)溫度(du)系數。這是指(zhi)(zhi)在(zai)環境濕度(du)恒(heng)定時，濕敏電阻器在(zai)溫度(du)每(mei)變化1℃時，其濕度(du)指(zhi)(zhi)示的變化量，單位為(wei)%rh/℃。

③測(ce)濕靈敏度。這是指在某一相對(dui)濕度范(fan)圍內，相對(dui)濕度改變1%rh時，濕敏電(dian)阻器電(dian)參量的變化值或百(bai)分率。顯(xian)然，這一參數反映(ying)了(le)濕敏電(dian)阻器在檢測(ce)濕度時的分辨率。

④響應(ying)時間(jian)。又稱時間(jian)常數，是指濕敏(min)電阻器在濕度(du)檢測環境快速(su)變化時，其電阻值從原值變化到(dao)穩定(ding)值的63%所(suo)需的時間(jian)，它表征了濕敏(min)電阻器對(dui)濕度(du)變化的反應(ying)速(su)度(du)。

型號命名

國(guo)產大多(duo)數(shu)濕(shi)敏(min)(min)(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)的(de)(de)型(xing)號(hao)命名遵循(xun)了敏(min)(min)(min)感(gan)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)(包(bao)括光敏(min)(min)(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)、壓敏(min)(min)(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)、熱敏(min)(min)(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)、氣敏(min)(min)(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)、力敏(min)(min)(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)和磁敏(min)(min)(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)等)的(de)(de)統一(yi)命名規則(ze)，其型(xing)號(hao)一(yi)般由4部分(fen)組成，格式和含義如(ru)(ru)圖所示。第(di)(di)(di)1部分(fen)用(yong)漢語拼(pin)音字(zi)(zi)母(mu)(mu)(mu)“m”表(biao)示“敏(min)(min)(min)感(gan)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)”。第(di)(di)(di)2部分(fen)用(yong)漢語拼(pin)音字(zi)(zi)母(mu)(mu)(mu)“s”表(biao)示濕(shi)敏(min)(min)(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)。第(di)(di)(di)3部分(fen)用(yong)漢語拼(pin)音字(zi)(zi)母(mu)(mu)(mu)表(biao)示產品的(de)(de)用(yong)途和特征，其中“c”表(biao)示“測濕(shi)用(yong)”,“k”表(biao)示“控濕(shi)用(yong)”,無字(zi)(zi)母(mu)(mu)(mu)則(ze)表(biao)示“通用(yong)型(xing)”。第(di)(di)(di)4部分(fen)用(yong)數(shu)字(zi)(zi)或數(shu)字(zi)(zi)與字(zi)(zi)母(mu)(mu)(mu)混合(he)表(biao)示序號(hao)，以區別濕(shi)敏(min)(min)(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)的(de)(de)外形尺寸及性(xing)(xing)能參(can)數(shu)等，有的(de)(de)在兩個序號(hao)之(zhi)間(jian)還加上了“-”號(hao)。例如(ru)(ru)：ms01-a型(xing)表(biao)示通用(yong)型(xing)濕(shi)敏(min)(min)(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)，其序號(hao)為“01-a”。還有一(yi)些濕(shi)敏(min)(min)(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)的(de)(de)型(xing)號(hao)命名采用(yong)了生產廠家自定的(de)(de)命名規則(ze)，如(ru)(ru)zhc-1、ysh、hr31、hds10型(xing)等。表(biao)匯集(ji)了一(yi)些常用(yong)國(guo)產濕(shi)敏(min)(min)(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)的(de)(de)型(xing)號(hao)及性(xing)(xing)能參(can)數(shu)，僅(jin)供參(can)考。

圖國產濕敏電阻(zu)器的(de)命名(ming)規(gui)則

圖(tu)常(chang)用國(guo)產濕敏(min)電阻器(qi)的性能參數

產品標識

常用濕敏(min)電(dian)阻器從(cong)外表來看，無外乎有(you)(you)圖(tu)(a)所(suo)示的(de)裸片狀(zhuang)(無外殼(ke))和加防(fang)護罩(zhao)(有(you)(you)外殼(ke))兩(liang)大(da)類型。防(fang)護罩(zhao)多(duo)為(wei)塑料(liao)外殼(ke)，但也(ye)有(you)(you)金屬外殼(ke)，形狀(zhuang)大(da)多(duo)為(wei)方形，但也(ye)有(you)(you)圓形產品。由于濕敏(min)電(dian)阻器的(de)外形跟其他元器件有(you)(you)著較為(wei)明顯的(de)區(qu)別，所(suo)以看外觀大(da)體上就能識別出來。

大多數(shu)濕敏(min)電(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)的(de)體(ti)(ti)積都比較小(xiao)，在外殼(ke)上打印型號(hao)等參(can)(can)數(shu)有(you)(you)困難(nan)，加(jia)上濕敏(min)電(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)的(de)型號(hao)品種不(bu)是很多等原因，常見產(chan)品幾乎都看不(bu)到(dao)任何的(de)文字(zi)標(biao)識，這(zhe)給使(shi)用者帶(dai)來一定的(de)不(bu)便。但也有(you)(you)個別(bie)一些產(chan)品在外殼(ke)上標(biao)出型號(hao)，如圖(b)所示。可(ke)見，使(shi)用者要了解濕敏(min)電(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)的(de)具體(ti)(ti)特(te)性和有(you)(you)關(guan)參(can)(can)數(shu)等，唯一的(de)途經(jing)就是查看廠家(jia)提供的(de)說明書(shu)或有(you)(you)關(guan)元器(qi)(qi)件參(can)(can)數(shu)手(shou)冊。

常(chang)用濕(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)器都是(shi)兩端(duan)無極性產品(pin)，但(dan)有(you)時候也可碰(peng)到(dao)四(si)端(duan)型產品(pin)，如圖(c)所示。四(si)端(duan)型產品(pin)主要(yao)為帶有(you)一對加熱電(dian)(dian)極的特殊(shu)濕(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)器，或者是(shi)“一體化”濕(shi)(shi)度(du)(du)/溫度(du)(du)傳(chuan)感器(即(ji)將濕(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)器和熱敏(min)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)器裝入同(tong)一個(ge)外殼內，其各自的兩個(ge)引腳分別引出)。圖中示例即(ji)為四(si)引腳的濕(shi)(shi)度(du)(du)/溫度(du)(du)傳(chuan)感器。

圖濕敏電阻器的識別

電路符號

濕(shi)敏(min)電阻(zu)器(qi)目前尚(shang)無統一的(de)(de)(de)標(biao)準符(fu)(fu)號，其常用電路符(fu)(fu)號如圖(tu)所示。一些(xie)電路圖(tu)中多(duo)以普(pu)通電阻(zu)器(qi)圖(tu)形符(fu)(fu)號為基礎(chu)，增(zeng)加一條(tiao)斜(xie)線，并(bing)在(zai)斜(xie)線一端標(biao)出水分子(zi)(zi)式(shi)“h?o”,以明確表示這是一只電阻(zu)值(zhi)與(yu)濕(shi)度相關的(de)(de)(de)濕(shi)敏(min)電阻(zu)器(qi)。有的(de)(de)(de)電路圖(tu)中用一個小(xiao)圓(yuan)點(可理解(jie)成為小(xiao)水滴)代替斜(xie)線和水分子(zi)(zi)式(shi)，還有些(xie)電路圖(tu)中干脆直接(jie)使用了普(pu)通電阻(zu)器(qi)的(de)(de)(de)圖(tu)形符(fu)(fu)號。

濕敏電(dian)阻器(qi)的文字符(fu)(fu)號(hao)常(chang)用“rs”或(huo)“r”來表示。當(dang)同一個電(dian)路圖中出(chu)現(xian)多個濕敏電(dian)阻器(qi)時，可按(an)習慣在其文字符(fu)(fu)號(hao)后面加上數字編(bian)號(hao)，以示區(qu)別。