湿度传感器的发展趋势研讨剖析
近年来，国内外在湿度传感器研制范畴取得了长足进步。湿敏传感器正从简略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/温度测控体系发明了有利条件，也将湿度丈量技能进步到新的水平。
1湿敏元件的特性
湿敏元件是最简略的湿度传感器。湿敏元件首要电阻式、电容式两大类。
1.1湿敏电阻
湿敏电阻的特色是在基片上掩盖一层用感湿资料制成的膜，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作改动，运用这一特性即可丈量湿度。湿敏电阻的品种许多，例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。湿敏电阻的长处是灵敏度高，首要缺陷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，常用的高分子资料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。当环境湿度发作改动时，湿敏电容的介电常数发作改动，使其电容量也发作改动，其电容改动量与相对湿度成正比。湿敏电容的首要长处是灵敏度高、产品互换性好、呼应速度快、湿度的滞后量小、便于制作、简单完成小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。国外出产湿敏电容的主厂家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司出产的SH1100型湿敏电容为例，其丈量规模是（1%～99%）RH，在55%RH时的电容量为180pF（典型值）。当相对湿度从0改动到100%时，电容量的改动规模是163pF～202pF。温度系数为0.04pF/℃，湿度滞后量为±1.5%，呼应时刻为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、分量型湿敏元件（运用感湿膜分量的改动来改动振动频率）、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，湿敏元件要长时间暴露在待测环境中，很简单被污染而影响其丈量精度及长时间稳定性。
2集成湿度传感器的功用特色及产品分类
现在，国外出产集成湿度传感器的首要厂家及典型产品别离为Honeywell公司（HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型），Humirel公司（HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型），Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。这些产品可分红以下三品种型：
2.1线性电压输出式集成湿度传感器
典型产品有HIH3605/3610、HM1500/1520。其首要特色是选用恒压供电，内置扩大电路，能输出与相对湿度呈比例联系的伏特级电压信号，呼应速度快，重复性好，抗污染能力强。
2.2线性频率输出集成湿度传感器
典型产品为HF3223型。它选用模块式结构，归于频率输出式集成湿度传感器，在55%RH时的输出频率为8750Hz（型值），当上对湿度从10%改动到95%时，输出频率就从9560Hz减小到8030Hz。
这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或单片机、价格低一级长处。
2.3频率/温度输出式集成湿度传感器
典型产品为HTF3223型。它除具有HF3223的功用以外，还添加了温度信号输出端，运用负温度系数（NTC）热敏电阻作为温度传感器。当环境温度改动时，其电阻值也相应改动而且从NTC端引出，配上二次外表即可丈量出温度值。3单片智能化温度/温度传感器
2002年Sensiron公司在世界上首要研制成功SHT11、SHT15型智能化温度/温度传感器，其外形尺寸仅为7.6（mm）×5（mm）×2.5（mm），体积与火柴头附近。出厂前，每只传感器都在温度室中做过精细规范，规范系数被编成相应的程序存入校准存储器中，在丈量过程中可对相对湿度进行主动校准。它们不仅能精确丈量相对温度，还能丈量温度和露点。丈量相对温度的规模是0～100%，分辨力达0.03%RH，最高精度为±2%RH。丈量温度的规模是-40℃～+123.8℃，分辨力为0.01℃。丈量露点的精度<±1℃。在丈量湿度、温度时A/D转化器的位数别离可达12位、14位。运用下降分辨力的办法能够进步丈量速率，减小芯片的功耗。SHT11/15的产品互换性好，呼应速度快，抗干扰能力强，不需求外部元件，适配各种单片机，可广泛用于医疗设备及温度/湿度调理体系中。
芯片内部包括相对湿度传感器、温度传感器、扩大器、14位A/D转化器、校准存储器（E2PROM）、易失存储器（RAM）是、状况寄存器、循环冗余校验码（CRC）寄存器、二线串行接口、操控单元、加热器及低电压检测电路。其丈量原理是首要运用两只传感器别离发作相对湿度、温度的信号，然后经过扩大，别离送至A/D转化器进行模/数转化、校准和纠错，最终经过二线串行接口将相对湿度及温度的数据送至μC。鉴于SHT11/15输出的相对湿度读数值与被测相对湿度呈非线性联系，为取得相对湿度的精确数据，有必要运用μC对读数值进行非线性补偿。此外当环境温度TA≠+25℃时，还需求对相对湿度传感器进行温度补偿。
芯片内部有一个加热器。将状况寄存器的第2方位“1”时该加热器接通电源，可使传感器的温度大约升高5℃，电源电流亦添加8mA（选用+5V电源）。运用加热器可完成以下三种功用：①经过比较加热前后测出的相对湿度值及温度值，可确认传感器是否正常作业；②在湿润环境下运用加热器，可防止传感器凝露；③丈量露点时也需求运用加热器。
露点也是湿度丈量中的一个重要参数，它表明在水汽冷却过程中开始发作结露的温度。为了核算露点，Sensirion公司还向用户供给一个丈量露点的程序“SHTxdp.bsx”。运用该程序能够操控内部加热器的通、断，再依据所测得的温度值及相对湿度值核算出露点。在指令呼应界面上运转此程序时，核算机屏幕上就显现提示符“>”。用户首要从键盘上输入字母“S”，然后输入相应的数字，即可取得下述成果：
输入数字“1”时，丈量并显现出摄氏温度dgC=xx.x；输入数字“2”时，丈量并显现出相对湿度%RH=xx.x；输入数字“3”时，翻开加热器，使传感器温度升高5℃；输入数字“4”时，封闭加热器，使传感器降温；输入数字“5”时，显现露点温度dpC=xx.x。
4集成湿度传感器典型产品的技能目标
集成湿度传感器的丈量规模一般可到达0～100%。但有的厂家为确保精度目标而将丈量规模限制为10%～95%。规划+3.3V低压供电的湿度/温度测验体系时，可选用SHT11、SHT15传感器。这种传感器在丈量阶段的作业电流为550μA，均匀作业电流为28μA（12位）或2μA（8位）。上电时默以为休眠形式（SleepMode），电源电流仅为0.3μA（典型值）。丈量结束只需没有新的指令，就主动回来休眠形式，能使芯片功耗降至最低。此外，它们还具有低电压检测功用。当电源电压低于+2.45V±0.1V时，状况寄存器的第6位当即更新，使芯片不作业，然后起到了维护效果。
