湿度传感器—用于感知或测量湿度的设备
我们知道空气中的含水量对我们的健康是非常重要的。湿度是操作某些设备的重要因素，如电子电路、静电敏感元件、高压设备等。必须保证在正常室温约20-25度下保持相对湿度接近50%。为了检测水分含量，使用湿度计。一般来说，湿度、湿度和露水温度传感器可以是电容式、导电式、振荡式或光学式。
“湿度”一词一般指任何物质的含水量，但由于实际原因，它只适用于液体和固体，而“湿度”一词则用于气体中的水蒸气含量。在我们看到类型之前，让我们先理解几个重要术语的定义湿度传感器．
水分在不改变其化学性质的情况下，被吸收的液体或固体中所含的水的量。
含湿量:每单位干气体质量中水蒸气的质量。
绝对湿度:湿气体v的单位体积水蒸气质量m: dw =m/v
它只是水蒸气成分的密度。绝对湿度的单位是克每立方米，或粒每立方。
相对湿度:是任意温度下空气的实际蒸汽压与相同温度下饱和蒸汽压最大值的比值。相对湿度的百分数表示如下:
H = 100 * (Pw/Ps)
式中，Pw为水蒸气分压，Ps为给定温度下饱和水蒸气压力。H的值表示蒸汽含量为引起蒸汽饱和所需的浓度的百分比。
露点温度:水蒸气的分压达到最大值时的温度，或与平坦的冰表面平衡时的饱和蒸汽状态。露点是相对湿度为100%时的温度。换句话说，露点是空气必须达到的温度，以保持最大限度的水分。
让我们研究各种湿度传感器的基础知识，如电容式薄膜湿度传感器，导电湿度传感器，导热传感器，光学湿度计和振荡湿度计等。
电容式薄膜湿度传感器
一个充满空气的电容器可以作为相对湿度传感器，因为空气中的水分根据以下公式改变空气电介电常数。
k = 1 + (211/T)* (P + (48*Ps)/T)*H)* 106
在那里,
T =绝对温度，单位K
P =湿空气压力，单位为mmhg
Ps =饱和水蒸气在温度T时的压力，单位为mmhg
H =相对湿度，单位%
从公式中可以看出，湿空气的介电常数和电容与相对湿度成正比。电容器板之间的空间可以用适当的隔离器填充，隔离器的介电常数在受到湿度影响时发生显著变化，而不是空气。
电容式传感器可以由吸湿性聚合物薄膜形成，其相对两侧沉积有金属化电极。
电容测量系统的框图，样品的介电常数改变振荡器的频率。这种水分测量方法在药品的过程控制中是非常有用的。电容式湿度传感器工作原理如图1所示。
在电容式薄膜湿度传感器的设计中，采用了R和C元件。相对湿度增大时，分布表面电阻减小，端子间等效电容增大。由于电容取决于频率，对于低湿度测量，频率将选择约100hz，对于高湿度测量，频率将选择在1-10KHz之间。
导电湿度传感器
湿度传感器中使用的另一种现象是测量导体电阻率的变化。我们知道，非金属导体的电阻取决于水的含量。该概念应用于电阻式湿度传感器的设计，也称为湿度传感器。
如图所示，传感器含有电阻率相对较低的材料，在不同的湿度条件下变化显著。该材料被沉积在两个相互数字化电极的顶部，以提供一个大的接触面积。当水分子被上层吸收时，电极之间的电阻率会发生变化，并可以通过电子电路测量。
热导传感器
绝对湿度传感器可以使用两个自加热热敏电阻开发。利用气体的热导率来测量湿度可以通过热敏电阻传感器来实现。
两个微小的热敏电阻Rt1和Rt2由细线支撑，以最大限度地减少对外壳的热导损失。左边的热敏电阻通过小的排气孔暴露在外面的气体中，右边的热敏电阻密封在干燥的空气中。两个热敏电阻连接到一个桥式电路(R1和R2)，由电压+ e供电。由于电流的通过，热敏电阻产生自热。它们的温度比环境温度上升到170摄氏度。最初，桥架在干燥空气中保持平衡，以建立一个零参考点。随着绝对湿度从零上升，该传感器的输出逐渐增大。大约是150g /m3.时达到饱和，在345 g/m左右随极性变化而减小3.．
光学湿度计
光学湿度计的基本原理是使用镜面，镜面的表面温度由热电热泵精确调节。镜像温度控制在形成露珠的阈值。采样的空气被抽到镜子表面，如果镜子温度超过露点，它就会以水滴的形式释放水分。镜子的反射特性在水凝结时发生变化，因为水滴会散射光线。这可以通过适当的光电探测器检测到。
振荡湿度计
振荡式湿度计的原理与光学传感器的原理相似。不同之处在于露点的测量不是通过表面的光学反射率来进行的，而是通过检测冷却板质量的变化来进行的。冷冻板是由薄石英晶体制成的，它是振荡电路的一部分。这意味着传感器的另一个名称为压电湿度计，因为石英石板振荡是基于压电效应。
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