濕度傳感器工作原理

鵬志儀器

濕度傳感器工作原理
一、核心被測量
絕對濕度（AH）、相對濕度（RH）、露點溫度（Td）。工業與實驗室多用 RH（%RH，0–100 %）。
二、主流技術路線
電容式（最常用）
? 感濕層：高分子薄膜或金屬氧化物，吸濕后介電常數 ε_r 隨水分增加而提高。
? 結構：薄膜夾在上下電極之間，形成平行板電容器 C ∝ ε_r。
? 信號鏈：電容變化 → 高頻振蕩/電荷放大 → 溫度補償 → 線性化 → 0–5 V / 4–20 mA / I2C 輸出。
? 特點：響應快、精度 1–3 %RH、低功耗，易受揮發性有機物污染。
電阻式
? 感濕層：氯化鋰、陶瓷或高分子電解質，吸濕后離子遷移率變，電阻 R 隨 RH 指數下降。
? 信號鏈：恒壓激勵 → 電流測量 → 對數放大 → 溫度補償。
? 特點：成本低，長期漂移大，需周期性校準。
熱導式（絕對濕度計）
? 雙熱敏電阻橋路：一路密閉干燥，一路暴露環境。水蒸氣熱導率高于空氣，橋路失衡 → 得 AH。
? 特點：耐高溫、耐污染，響應慢，適合高濕或腐蝕氣體。
MEMS 諧振式
? 懸臂或薄膜諧振頻率隨質量變化，表面吸附水分子 → Δf → RH。
? 特點：超高靈敏度，可片上集成溫濕壓三合一。
光學露點式
? 冷卻鏡面至結露，光電檢測露層散射 → 精準測露點 Td。
? 特點：精度 ±0.2 °C Td，作為標準器校準其他傳感器，價格高。
三、溫度補償
所有濕度傳感器都對溫度敏感，需用內置或外置溫度探頭做多項式或查表補償，誤差可降至 0.5 %RH。
四、校準與維護
? 兩點校準：11.3 %RH（飽和 LiCl）與 75.3 %RH（飽和 NaCl）。
? 定期用標準鹽溶液或露點儀比對。
? 電容/電阻式避免凝露、油煙；高濕環境加燒結金屬過濾器。
五、選型提示
普通環境：電容式 DHT22/SHT35。
工業過程：4–20 mA 輸出的不銹鋼探頭。
計量/校準：冷鏡式露點儀。