什么是温湿度传感器,温湿度传感器种类以及选型
什么是温湿度传感器
温湿度传感器是指能将温度量和温湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。市场上的温温湿度传感器一般是测量温度量和相对温湿度量。温温湿度传感器的应用十分广泛，如机房动环监控系统，专采集机房室内的温湿度或设备的温湿度。
温湿度传感器种类
1、热电偶传感器
热电偶是一种感温元件，是一种仪表。它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应（Seebeckeffect）。
2、热敏电阻传感器
热敏电阻传感器主要元件是热敏电阻，当热敏材料周围有热辐射时，它就会吸收辐射热，产生温度升高，引起材料的阻值发生变化。
3、电阻温度检测器（RTD）
RTD通常用铂金、铜或镍。这几种金属的电阻-温度关系如图所示，它们的温度系数较大，随温度变化响应快，能够抵抗热疲劳，而且易于加工制造成为精密的线圈。
RTD是目前最精确和最稳定的温度传感器。它的线性度优于热电偶和热敏电阻。但RTD也是响应速度较慢而且价格比较贵的温度传感器。因此RTD最适合对精度有严格要求，而速度和价格不太关键的应用领域。
4、IC温度传感器
（1）模拟集成温度传感器
集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控测，不需要进行非线性校准，外围电路简单。
（2）数字输出传感器
数字温度传感器是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU）;并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化和谐也取决于软件的开发水平。
温湿度传感器具有如下特点
1、精度和长期稳定性
温湿度传感器的精度应达到±2%~±5%RH，达不到这个水平很难作为计量器具使用，温温湿度传感器要达到±2%~±3%RH的精度是比较困难的，通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净的气体中测量的。在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，温湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，长期稳定性和使用寿命是影响温湿度传感器质量的头等问题，年漂移量控制在1%RH水平的产品很少，一般都在±2%左右，甚至更高。
2、温湿度传感器的温度系数
湿敏元件除对环境温湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃范围内，而且有的湿敏元件在不同的相对温湿度下，其温度系数又有差别。温漂非线性，这需要在电路上加温度补偿式。采用单片机软件补偿，或无温度补偿的温湿度传感器是保证不了全温范围的精度的，温湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿不出较好的效果，只有采用硬件温度跟随性补偿才会获得真实的补偿效果。温湿度传感器工作的温度范围也是重要参数。多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作。
3、温湿度校正
校正温湿度要比校正温度困难得多。温度标定往往用一根标准温度计作标准即可，而温湿度的标定标准较难实现，干湿球温度计和一些常见的指针式温湿度计是不能用来作标定的，精度无法保证，因其要求环境条件非常严格，一般情况，（最好在温湿度环境适合的条件下）在缺乏完善的检定设备时，通常用简单的饱和盐溶液检定法，并测量其温度。
4、互换性
目前，温湿度传感器普遍存在着互换性差的现象，同一型号的传感器不能互换，严重影响了使用效果，给维修、调试增加了困难，有些厂家在这方面作出了种种努力，（但互换性仍很差）取得了较好效果。
5、温湿度传感器的供电
金属氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化锂等湿敏材料施加直流电压时，会导致性能变化，甚至失效，所以这类温湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的交流电压。必须是交流电供电。
温湿度传感器的选型
选择温湿度传感器有以下注意 的事项： ①选择测量范围 和测量重量、温度一样，选择湿度传感器首先要确定测量范围。除了气象、科研部门外，搞温、湿度测控的一般不需要全湿程(0-100%RH)测量。 ②选择测量精度 测量精度是湿度传感器最重要的指标，每提高—个百分点，对湿度传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。所以使用者一定要量体裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。如在不同温度下使用湿度传感器，其示值还要考虑温度漂移的影响。 众所周知，相对湿度是温度的函数，温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1℃。将产生0.5%RH的湿度变化(误差)。使用场合如果难以做到恒温，则提出过高的测湿精度是不合适的。多数情况下，如果没有精确的控温手段，或者被测空间是非密封的，±5%RH的精度就足够了。 对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间，或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合，再选用±3%RH以上精度的湿度传感器。而精度高于±2%RH的要求恐怕连校准传感器的标准湿度发生器也难以做到，更何况传感器自身了。相对湿度测量仪表，即使在20—25℃下，要达到2%RH的准确度仍是很困难的。通常产品资料中给出的特性是在常温(20℃±10℃)和洁净的气体中测量的。 ③考虑时漂和温漂 在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，电子式湿度传器会产生老化，精度下降，电子式湿度传感器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情况下，生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年，到期需重新标定。 ④其它注意事项 湿度传感器是非密封性的，为保护测量的准确度和稳定性，应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。也避免在粉尘较大的环境中使用。 为正确反映欲测空间的湿度，还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处。如果被测的房间太大，就应放置多个传感器。 有的湿度传感器对供电电源要求比较高，否则将影响测量精度。或者传感器之间相互干扰，甚至无法工作。使用时应按照技术要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。 传感器需要进行远距离信号传输时，要注意信号的衰减问题。当传输距离超过200m以上时，建议选用电流输出信号的湿度传感器。 未来的温湿度传感器市场尤其是在消费电子及物联网等领域拥有广阔前景。体积小、功耗小、成本低、集成度高的IC半导体温湿度传感器的产品，将得到更大的推广应用。
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