濕敏電阻的種類和結(jié)構(gòu)原理
輸出電阻信號，阻值隨著相對濕度的變化而變化的元件，稱為濕敏電阻。濕敏電阻是利用濕敏材料吸收空氣中的水分而導(dǎo)致本身電阻值發(fā)生變化這一原理而制成的。
1、半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件
鉻酸鎂-二氧化鈦陶瓷濕敏元件是較常用的一種濕度傳感器，它是由MgCr2O4-TiO2固熔體組成的多孔性半導(dǎo)體陶瓷。這種材料的表面電阻值能在很寬的范圍內(nèi)隨濕度的增加而變小，即使在高濕條件下，對其進行多次反復(fù)的熱清洗，性能仍不改變。該元件采用了MgCr2O4-TiO2多孔陶瓷，電極材料二氧化釕通過絲網(wǎng)印制到陶瓷片的兩面，在高溫?zé)Y(jié)下形成多孔性電極。在陶瓷片周圍裝置有電阻絲繞制的加熱器，以450、1min對陶瓷表面進行熱清洗。濕敏電阻的電阻-相對濕度特性曲線如圖1所示。
圖1 電阻-濕度特性曲線
圖2是這種濕敏元件應(yīng)用的一種測量電路。圖中R為濕敏電阻，為溫度補償用熱敏電阻。為了使檢測濕度的靈敏度最大，可使R=。這時傳感器的輸出電壓通過跟隨器并經(jīng)整流和濾波后，一方面送入比較器1與參考電壓U1比較，其輸出信號控制某一濕度；另一方面送到比較器2與參考電壓U2比較，其輸出信號控制加熱電路，以便按一定時間加熱清洗。
圖2 濕敏電阻測量電路方框圖
2、氯化鋰濕敏電阻
圖3是氯化鋰濕敏電阻的結(jié)構(gòu)圖。它是在聚碳酸酯基片上制成一對梳狀金電極，然后浸涂溶于聚乙烯醇的氯化鋰膠狀溶液，其表面再涂上一層多孔性保護膜而成。氯化鋰是潮解性鹽，這種電解質(zhì)溶液形成的薄膜能隨著空氣中水蒸汽的變化而吸濕或脫濕。感濕膜的電阻隨空氣相對濕度變化而變化，當(dāng)空氣中濕度增加時，感濕膜中鹽的濃度降低。
圖3 氯化鋰濕敏電阻結(jié)構(gòu)
圖4是一種相對濕度計的電原理框圖。測量探頭由氯化鋰濕敏電阻和熱敏電阻組成，并通過三線電纜接至電橋上。熱敏電阻是作為溫度補償用，測量時先對指示裝置的溫度補償進行適當(dāng)修正，將電橋校正至零點，就可以從刻度盤上直接讀出相對濕度值。電橋由分壓電阻組成兩個臂，另外，和或和組成另外兩個臂。電橋由振蕩器供給交流電壓。電橋的輸出經(jīng)放大器放大后，通過整流電路送給電流表指示。
圖4 相對濕度計原理圖
3、有機高分子膜濕敏電阻
有機高分子膜濕敏電阻是在氧化鋁等陶瓷基板上設(shè)置梳狀型電極，然后在其表面涂以具有感濕性能，又有導(dǎo)電性能的高分子材料的薄膜，再涂復(fù)一層多孔質(zhì)的高分子膜保護層。這種濕敏元件是利用水蒸汽附著于感濕薄膜上，電阻值與相對濕度相對應(yīng)這一性質(zhì)。由于使用了贏分子材料，所以適用于高溫氣體中濕牢的測量。
圖5是三氧化二鐵-聚乙二醇高分子膜濕敏電阻的結(jié)構(gòu)與特性。