湿度传感器的发展趋势 

摘要：介绍湿敏元件的特性,重点阐述集成湿度传感器、单片智能化湿度/温度传感器的性能特点及产品分类给出集成湿度传感器典型产品的技术指标。
    关键词：集成湿度传感器 单片智能湿度/温度传感器 校准 补偿
在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门,经常需要对环境湿度进行测量及控制。但在常规的环境参数中,湿度是难准确测量的一个参数。用干湿球湿度计或毛发湿度计来测量湿度的方法,早已无法满足现代科技发展的需要。这是因为测量湿度要比测量温度复杂的多,温度是个独立的被测量,而湿度却受其他因素（大气压强、温度）的影响。此外,湿度的标准也是一个难题。国外生产的湿度标定设备价格十分昂贵。
近年来,国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展,为开发新一代湿度/温度测控系统创造了有利条件,也将湿度测量技术提高到新的水平。
1 湿敏元件的特性
湿敏元件是简单的湿度传感器。湿敏元件主要电阻式、电容式两大类。
1.1 湿敏电阻
湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜,当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时,元件的电阻率和电阻值都发生变化,利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的种类很多,例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。湿敏电阻的优点是灵敏度高,主要缺点是线性度和产品的互换性差。
1.2 湿敏电容
湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时,湿敏电容的介电常数发生变化,使其电容量也发生变化,其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化,其精度一般比湿敏电阻要低一些。国外生产湿敏电容的主厂家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司生产的SH1100型湿敏电容为例,其测量范围是（1%～99%）RH,在55%RH时的电容量为180pF（典型值）。当相对湿度从0变化到100%时,电容量的变化范围是163pF～202pF。温度系数为0.04pF/℃,湿度滞后量为±1.5%,响应时间为5s。
除电阻式、电容式湿敏元件之外,还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件（利用感湿膜重量的变化来改变振荡频率）、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。湿敏元件的线性度及抗污染性差,在检测环境湿度时,湿敏元件要长期暴露在待测环境中,很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。
表1 集成湿度传感器的主要技术指标

产品型号
测量范围/（%RH）
测量精度/（%RH）
电源电压/V
电源电流μA
输出范围或
输出形式
工作温度范围/℃
主要特点
HIH-3602/05/10
0～100
±2
4～5.8
200
0.8V～3.9
-40～+85
线性电压输出线,
HIH-3610的性能,
抗污染能力强
HM1500
0～100
±3
5
400
1V～4V
-30～+60
线性电压输出式,
互换性好,不怕水浸。
HM1520特别适合测量低温度
HM1520
0～20
±2
5
400
1V～1.6V
-30～+60
线性频率输出式
HF3223
10～95
±5
5
100
9650Hz～8030Hz
-40～+85
频率/温度输出线,带NTC热敏电阻测量温度
HTF3223
10～95
±5
5
100
9650Hz～8030Hz,还能输出代表-30℃～+80℃温度的电阻值
-40～+85
SHT11/15
10～95
±3.5/±2
2.45.5
28μA（12位）
串行数据
-40～+120
温度/温度输出式,
单片智能化,适配μP