濕度傳感器的發展趨勢 

摘要：介紹濕敏元件的特性,重點闡述集成濕度傳感器、單片智能化濕度/溫度傳感器的性能特點及產品分類給出集成濕度傳感器典型產品的技術指標。
    關鍵詞：集成濕度傳感器 單片智能濕度/溫度傳感器 校準 補償
在工農業生產、氣象、環保、國防、科研、航天等部門,經常需要對環境濕度進行測量及控制。但在常規的環境參數中,濕度是難準確測量的一個參數。用干濕球濕度計或毛發濕度計來測量濕度的方法,早已無法滿足現代科技發展的需要。這是因為測量濕度要比測量溫度復雜的多,溫度是個獨立的被測量,而濕度卻受其他因素（大氣壓強、溫度）的影響。此外,濕度的標準也是一個難題。國外生產的濕度標定設備價格十分昂貴。
近年來,國內外在濕度傳感器研發領域取得了長足進步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數檢測的方向迅速發展,為開發新一代濕度/溫度測控系統創造了有利條件,也將濕度測量技術提高到新的水平。
1 濕敏元件的特性
濕敏元件是簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要電阻式、電容式兩大類。
1.1 濕敏電阻
濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜,當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時,元件的電阻率和電阻值都發生變化,利用這一特性即可測量濕度。濕敏電阻的種類很多,例如金屬氧化特濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優點是靈敏度高,主要缺點是線性度和產品的互換性差。
1.2 濕敏電容
濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋酸纖維等。當環境濕度發生改變時,濕敏電容的介電常數發生變化,使其電容量也發生變化,其電容變化量與相對濕度成正比。濕敏電容的主要優點是靈敏度高、產品互換性好、響應速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現小型化和集成化,其精度一般比濕敏電阻要低一些。國外生產濕敏電容的主廠家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司生產的SH1100型濕敏電容為例,其測量范圍是（1%～99%）RH,在55%RH時的電容量為180pF（典型值）。當相對濕度從0變化到100%時,電容量的變化范圍是163pF～202pF。溫度系數為0.04pF/℃,濕度滯后量為±1.5%,響應時間為5s。
除電阻式、電容式濕敏元件之外,還有電解質離子型濕敏元件、重量型濕敏元件（利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率）、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差,在檢測環境濕度時,濕敏元件要長期暴露在待測環境中,很容易被污染而影響其測量精度及長期穩定性。
表1 集成濕度傳感器的主要技術指標

產品型號
測量范圍/（%RH）
測量精度/（%RH）
電源電壓/V
電源電流μA
輸出范圍或
輸出形式
工作溫度范圍/℃
主要特點
HIH-3602/05/10
0～100
±2
4～5.8
200
0.8V～3.9
-40～+85
線性電壓輸出線,
HIH-3610的性能,
抗污染能力強
HM1500
0～100
±3
5
400
1V～4V
-30～+60
線性電壓輸出式,
互換性好,不怕水浸。
HM1520特別適合測量低溫度
HM1520
0～20
±2
5
400
1V～1.6V
-30～+60
線性頻率輸出式
HF3223
10～95
±5
5
100
9650Hz～8030Hz
-40～+85
頻率/溫度輸出線,帶NTC熱敏電阻測量溫度
HTF3223
10～95
±5
5
100
9650Hz～8030Hz,還能輸出代表-30℃～+80℃溫度的電阻值
-40～+85
SHT11/15
10～95
±3.5/±2
2.45.5
28μA（12位）
串行數據
-40～+120
溫度/溫度輸出式,
單片智能化,適配μP