濕度傳感器測(cè)量電路的設(shè)計(jì)解析

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濕度測(cè)量電路檢測(cè)電路的選擇

1、電源選擇

一切電阻式濕度傳感器都必須使用交流電源，否則性能會(huì)劣化甚至失效。

電解質(zhì)濕度傳感器的電導(dǎo)是靠離子的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，在直流電源作用下，正、負(fù)離子必然向電源兩極運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電解作用，使感濕層變薄甚至被破壞；在交流電源作用下，正負(fù)離子往返運(yùn)動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生電解作用，感濕膜不會(huì)被破壞。

交流電源的頻率選擇是，在不產(chǎn)生正、負(fù)離子定向積累情況下盡可能低一些。在高頻情況下，測(cè)試引線的容抗明顯下降，會(huì)把濕敏電阻短路。另外，濕敏膜在高頻下也會(huì)產(chǎn)生集膚效應(yīng)，阻值發(fā)生變化，影響到測(cè)濕靈敏度和準(zhǔn)確性。

2、溫度補(bǔ)償

濕度傳感器具有正或負(fù)的溫度系數(shù)，其溫度系數(shù)大小不一，工作溫區(qū)有寬有窄。所以要考慮溫度補(bǔ)償問(wèn)題。

對(duì)于半導(dǎo)體陶瓷傳感器，其電阻與溫度的的關(guān)系一般為指數(shù)函數(shù)關(guān)系，通常其溫度關(guān)系屬于NTC型，即

H：相對(duì)濕度；T：絕對(duì)溫度；

R0：在T=0℃相對(duì)濕度H=0時(shí)的阻值；

A：濕度常數(shù)；B：溫度常數(shù)。

濕度溫度系數(shù)＝

若傳感器的濕度溫度系數(shù)為0.07％RH/℃，工作溫度差為30℃，測(cè)量誤差為0.21％RH/℃，則不必考慮溫度補(bǔ)償；若濕度溫度系數(shù)為0.4％RH/℃，則引起12％RH/℃的誤差，必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

3．線性化

濕度傳感器的感濕特征量與相對(duì)濕度之間的關(guān)系不是線性的，這給濕度的測(cè)量、控制和補(bǔ)償帶來(lái)了困難。需要通過(guò)一種變換使感濕特征量與相對(duì)濕度之間的關(guān)系線性化。下圖為濕度傳感器測(cè)量電路原理框圖。

濕度傳感器測(cè)量電路原理框圖

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典型電路

電阻式濕度傳感器，其測(cè)量電路主要有兩種形式：

1．電橋電路

振蕩器對(duì)電路提供交流電源。電橋的一臂為濕度傳感器，由于濕度變化使?jié)穸葌鞲衅鞯淖柚蛋l(fā)生變化，于是電橋失去平衡，產(chǎn)生信號(hào)輸出，放大器可把不平衡信號(hào)加以放大，整流器將交流信號(hào)變成直流信號(hào)，由直流毫安表顯示。振蕩器和放大器都由9V直流電源供給。電橋法適合于氯化鋰濕度傳感器。

便攜式濕度計(jì)的實(shí)際電路

2．歐姆定律電路

此電路適用于可以流經(jīng)較大電流的陶瓷濕度傳感器。由于測(cè)濕電路可以獲得較強(qiáng)信號(hào)，故可以省去電橋和放大器，可以用市電作為電源，只要用降壓變壓器即可。其電路圖如圖。

3．帶溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y(cè)量電路

在實(shí)際應(yīng)用中，需要同時(shí)考慮對(duì)濕度傳感器進(jìn)行線性處理和溫度補(bǔ)償，常常采用運(yùn)算放大器構(gòu)成濕度測(cè)量電路。下圖為濕度測(cè)量電路中Rt是熱敏電阻器（20kΩ， B=4100K）；RH為H204C濕度傳感器，運(yùn)算放大器型號(hào)為L(zhǎng)M2904。該電路的濕度電壓特性及溫度特性表明：在（30％～90％）RH、 15℃～35℃范圍內(nèi)，輸出電壓表示的濕度誤差不超過(guò)3％RH。

審核編輯 ：李倩