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濕度感測器的測量電路

admin @ 2014-03-26 , reply:0

概述

(一)電路的選擇1、電源選擇一切電阻式濕度感測器都必須使用交流電源,否則性能會劣化甚至失效。電解質濕度感測器的電導是靠離子的移動實現的,在直流電源作用下,正、負離子必然向電源兩極運動,產生電解作用,使……

(一)電路的選擇
1、電源選擇
一切電阻式濕度感測器都必須使用交流電源,否則性能會劣化甚至失效。
電解質濕度感測器的電導是靠離子的移動實現的,在直流電源作用下,正、負離子必然向電源兩極運動,產生電解作用,使感濕層變薄甚至被破壞;在交流電源作用下,正負離子往返運動,不會產生電解作用,感濕膜不會被破壞。
交流電源的頻率選擇是,在不產生正、負離子定向積累情況下儘可能低一些。在高頻情況下,測試引線的容抗明顯下降,會把濕敏電阻短路。另外,濕敏膜在高頻下也會產生集膚效應,阻值發生變化,影響到測濕靈敏度和準確性。

2.溫度補償
濕度感測器具有正或負的溫度係數,其溫度係數大小不一,工作溫區有寬有窄。所以要考慮溫度補償問題。
對於半導體陶瓷感測器,其電阻與溫度的的關係一般為指數函數關係,通常其溫度關係屬於NTC型,即 
 
H:相對濕度; T:絕對溫度;
R0:在T=0℃相對濕度H=0時的阻值;
A:濕度常數;B:溫度常數。
溫度係數=  濕度係數= 
濕度溫度係數=
若感測器的濕度溫度係數為0.07%RH/℃,工作溫度差為30℃,測量誤差為0.21%RH/℃,則不必考慮溫度補償;若濕度溫度係數為0.4%RH/℃,則引起12%RH/℃的誤差,必須進行溫度補償。

3.線性化
濕度感測器的感濕特徵量與相對濕度之間的關係不是線性的,這給濕度的測量、控制和補償帶來了困難。需要通過一種變換使感濕特徵量與相對濕度之間的關係線性化。下圖為濕度感測器測量電路原理框圖。

(二)典型電路
電阻式濕度感測器,其測量電路主要有兩種形式:
1.電橋電路
振蕩器對電路提供交流電源。電橋的一臂為濕度感測器,由於濕度變化使濕度感測器的阻值發生變化,於是電橋失去平衡,產生信號輸出,放大器可把不平衡信號加以放大,整流器將交流信號變成直流信號,由直流毫安表顯示。振蕩器和放大器都由9V直流電源供給。電橋法適合於氯化鋰濕度感測器。 
 
 
攜帶型濕度計的實際電路

2.歐姆定律電路
此電路適用於可以流經較大電流的陶瓷濕度感測器。由於測濕電路可以獲得較強信號,故可以省去電橋和放大器,可以用市電作為電源,只要用降壓變壓器即可。其電路圖如圖。 
 
3.帶溫度補償的濕度測量電路
在實際應用中,需要同時考慮對濕度感測器進行線性處理和溫度補償,常常採用運算放大器構成濕度測量電路。下圖為濕度測量電路中Rt是熱敏電阻器(20kΩ,B=4100K);RH為H204C濕度感測器,運算放大器型號為LM2904。該電路的濕度電壓特性及溫度特性表明:在(30%~90%)RH、15℃~35℃範圍內,輸出電壓表示的濕度誤差不超過3%RH。
 


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