濕度傳感器的發(fā)展趨勢

　　除電阻式、電容式濕敏元件之外,還有電解質(zhì)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(qiáng)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(huán)境濕度時,濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中,很容易被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性。

　　集成濕度傳感器的性能特點及產(chǎn)品分類

　　目前,國外生產(chǎn)集成濕度傳感器的主要廠家及典型產(chǎn)品分別為Honeywell公司(HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型),Humirel公司(HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型),Sensiron公司(SHT11、SHT15型)。這些產(chǎn)品可分成以下三種類型:

　　a 線性電壓輸出式集成濕度傳感器

　　典型產(chǎn)品有HIH3605/3610、HM1500/1520。其主要特點是采用恒壓供電,內(nèi)置放大電路,能輸出與相對濕度呈比例關(guān)系的伏特級電壓信號,響應(yīng)速度快,重復(fù)性好,抗污染能力強(qiáng)。

　　b 線性頻率輸出式集成濕度傳感器

　　典型產(chǎn)品為HF3223型。它采用模塊式結(jié)構(gòu),屬于頻率輸出式集成濕度傳感器,在55%RH時的輸出頻率為8750Hz(典型值),當(dāng)相對濕度從10%變化到95%時,輸出頻率就從9560Hz減小到8030Hz。這種傳感器具有線性度好、抗干擾能力強(qiáng)、便于配數(shù)字電路或單片機(jī)、價格低等優(yōu)點。

　　c 頻率/溫度輸出式集成濕度傳感器

　　典型產(chǎn)品為HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外,還增加了溫度信號輸出端,利用負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻作為溫度傳感器。當(dāng)環(huán)境溫度變化時,其電阻值也相應(yīng)改變并且從

　　NTC端引出,配上二次儀表即可測量出溫度值。

　　單片智能化濕度/溫度傳感器

　　2002年Sensiron公司在世界上率先研制成功SHT11、SHT15型智能化濕度/溫度傳感器,其外形尺寸僅為7.6(mm)×5(mm)×2.5(mm),體積與火柴頭相近。出廠前,每只傳感器都在濕度室中做過精密校準(zhǔn),校準(zhǔn)系數(shù)被編成相應(yīng)的程序存入校準(zhǔn)存儲器中,在測量過程中可對相對濕度進(jìn)行自動校準(zhǔn)。它們不僅能準(zhǔn)確測量相對濕度,還能測量溫度和露點。測量相對濕度的范圍是0～100%,分辨力達(dá)0.03%RH,最高精度為±2%RH。測量溫度的范圍是-40℃～+123.8℃,分辨力為0.1℃。測量露點的精度<±1℃。在測量濕度、溫度時A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)分別可達(dá)12位、14位。利用降低分辨力的方法可以提高測量速率,減小芯片的功耗。SHT11/15的產(chǎn)品互換性好,響應(yīng)速度快,抗干擾能力強(qiáng),不需要外部元件,適配各種單片機(jī),可廣泛用于醫(yī)療設(shè)備及溫度/濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。

　　芯片內(nèi)部包含相對濕度傳感器、溫度傳感器、放大器、14位A/D轉(zhuǎn)換器、校準(zhǔn)存儲器(E2PROM)、易失存儲器(RAM)、狀態(tài)寄存器、循環(huán)冗余校驗碼(CRC)寄存器、二線串行接口、控制單元、加熱器及低電壓檢測電路。其測量原理是首先利用兩只傳感器分別產(chǎn)生相對濕度、溫度的信號,然后經(jīng)過放大,分別送至A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換、校準(zhǔn)和糾錯,最后通過二線串行接口將相對濕度及溫度的數(shù)據(jù)送至μC。鑒于SHT11/15輸出的相對濕度讀數(shù)值與被測相對濕度呈非線性關(guān)系,為獲得相對濕度的準(zhǔn)確數(shù)據(jù),必須利用μC對讀數(shù)值進(jìn)行非線性補(bǔ)償。此外當(dāng)環(huán)境溫度TA≠+25℃時,還需要對相對濕度傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償。