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傳感器的論文
無(wú)論是身處學(xué)校還是步入社會(huì)，大家都跟論文打過(guò)交道吧，論文是探討問(wèn)題進(jìn)行學(xué)術(shù)研究的一種手段。你知道論文怎樣才能寫(xiě)的好嗎？以下是小編精心整理的傳感器的論文，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。
摘要：
如今濕度傳感器已經(jīng)深入到生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，濕度檢測(cè)在國(guó)民生產(chǎn)中起到重要的作用。本文介紹濕度傳感器的種類(lèi)及其原理、與傳統(tǒng)測(cè)濕方法的關(guān)系、發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域，總結(jié)出濕敏傳感器的發(fā)展趨勢(shì)，為傳感器的深入發(fā)展提供一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：
濕度；濕敏傳感器；濕度檢測(cè)
引言：
濕敏傳感器是由濕敏元件和轉(zhuǎn)換電路等組成，利用物質(zhì)的物理效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)對(duì)氣體中的水分進(jìn)行檢測(cè)的器件。隨著工農(nóng)業(yè)等部門(mén)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，也就越來(lái)越需要對(duì)濕度進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)及控制，所以以有必要開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)的濕度傳感器。
濕度測(cè)量和控制廣泛應(yīng)用于航空航天、微電子、原子能、石油化工、電力、氣象、倉(cāng)儲(chǔ)等領(lǐng)域，鑒于濕度測(cè)量的重要性，各國(guó)都在不斷更新改造其濕度標(biāo)準(zhǔn)。濕度的標(biāo)準(zhǔn)是確保產(chǎn)品質(zhì)量好壞的一個(gè)重要指標(biāo)之一。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。濕度傳感器正從簡(jiǎn)單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)的方向發(fā)展，為開(kāi)發(fā)新一代濕度/溫度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測(cè)量技術(shù)提高到新的水平。
一、濕度傳感器的種類(lèi)及其原理
濕敏元件是最簡(jiǎn)單的濕度傳感器。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類(lèi)。濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測(cè)量濕度。
濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比。
濕敏元件的線性度及抗污染性差，在檢測(cè)環(huán)境濕度時(shí)，濕敏元件要長(zhǎng)期暴露在待測(cè)環(huán)境中，很容易被污染而影響其測(cè)量精度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。下面對(duì)各種濕度傳感器進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。
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�。�1）電阻式氯化鋰濕度計(jì)
第一個(gè)基于電阻-濕度特性原理的氯化鋰電濕敏元件是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局的
F.W.Dunmore研制出來(lái)的。這種元件具有較高的精度，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉，適用于常溫常濕的測(cè)控等一系列優(yōu)點(diǎn)。
氯化鋰元件的測(cè)量范圍與濕敏層的氯化鋰濃度及其它成分有關(guān)。單個(gè)元件的有效感濕范圍一般在20%RH以?xún)?nèi)。例如0.05%的濃度對(duì)應(yīng)的感濕范圍約為（80～100）%RH，0.2%的濃度對(duì)應(yīng)范圍是（60～80）%RH等。由此可見(jiàn)，要測(cè)量較寬的濕度范圍時(shí)，必須把不同濃度的元件組合在一起使用�？捎糜谌砍虦y(cè)量的濕度計(jì)組合的元件數(shù)一般為5個(gè)，采用元件組合法的氯化鋰濕度計(jì)可測(cè)范圍通常為（15～100）%RH，國(guó)外有些產(chǎn)品聲稱(chēng)其測(cè)量范圍可達(dá)（2～100）%RH。
�。�2）露點(diǎn)式氯化鋰濕度計(jì)
露點(diǎn)式氯化鋰濕度計(jì)是由美國(guó)的Forboro公司首先研制出來(lái)的，其后我國(guó)和許多國(guó)家都做了大量的研究工作。這種濕度計(jì)和上述電阻式氯化鋰濕度計(jì)形式相似，但工作原理卻完全不同。簡(jiǎn)而言之，它是利用氯化鋰飽和水溶液的飽和水汽壓隨溫度變化而進(jìn)行工作的。
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碳濕敏元件是美國(guó)的E.K.Carver和C.W.Breasefield于1942年首先提出來(lái)的，與常用的毛發(fā)、腸衣和氯化鋰等探空元件相比，碳濕敏元件具有響應(yīng)速度快、重復(fù)性好、無(wú)沖蝕效應(yīng)和滯后環(huán)窄等優(yōu)點(diǎn)，因之令人矚目。我國(guó)氣象部門(mén)于70年代初開(kāi)展碳濕敏元件的研制，并取得了積極的成果，其測(cè)量不確定度不超過(guò)±5%RH，時(shí)間常數(shù)在正溫時(shí)為2～3s，滯差一般在7%左右，比阻穩(wěn)定性亦較好。
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氧化鋁傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)是，體積可以非常小（例如用于探空儀的濕敏元件僅90μm厚、12mg重），靈敏度高（測(cè)量下限達(dá)-110℃露點(diǎn)），響應(yīng)速度快（一般在0.3s到3s之間），測(cè)量信號(hào)直接以電參量的形式輸出，大大簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)處理程序，等等。另外，它還適用于測(cè)量液體中的水分。如上特點(diǎn)正是工業(yè)和氣象中的某些測(cè)量領(lǐng)域所希望的。因此它被認(rèn)為是進(jìn)行高空大氣探測(cè)可供選擇的幾種合乎要求的傳感器之一。也正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)使人們對(duì)這種方法產(chǎn)生濃厚的興趣。然而，遺憾的是盡管許多國(guó)家的專(zhuān)業(yè)人員為改進(jìn)傳感器的性能進(jìn)行了不懈的努力，但是在探索生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品的工藝條件，以及提高性能穩(wěn)定性等與實(shí)用有關(guān)的重要問(wèn)題。
（四）陶器濕度傳感器
在濕度測(cè)量領(lǐng)域中，對(duì)于低濕和高濕及其在低溫和高溫條件下的測(cè)量，到目前為止仍然是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，而其中又以高溫條件下的濕度測(cè)量技術(shù)最為落后。以往，通風(fēng)干濕球濕度計(jì)幾乎是在這個(gè)溫度條件下可以使用的唯一方法，而該法在實(shí)際使用中亦存在種種問(wèn)題，無(wú)法令人滿意。另一方面，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，要求在高溫下測(cè)量濕度的場(chǎng)合越來(lái)越多，例如水泥、金屬冶煉、食品加工等涉及工藝條件和質(zhì)量控制的許多工業(yè)過(guò)程的濕度測(cè)量與控制。因此，自60年代起，許多國(guó)家開(kāi)始竟相研制適用于高溫條件下進(jìn)行測(cè)量的濕度傳感器。考慮到傳感器的使用條件，人們很自然地把探索方向著眼于既具有吸水性又能耐高溫的某些無(wú)機(jī)物上。實(shí)踐已經(jīng)證明，陶瓷元件不僅具有濕敏特性，而且還可以作為感溫元件和氣敏元件。這些特性使它極有可能成為一種有發(fā)展前途的多功能傳感器。寺日、福島、新田等人在這方面已經(jīng)邁出了頗為成功的一步。他們于1980年研制成稱(chēng)之為“濕瓷-Ⅱ型”和“濕瓷-Ⅲ型”的多功能傳感器。前者可測(cè)控溫度和濕度，主要用于空調(diào)，后者可用來(lái)測(cè)量濕度和諸如酒精等多種有機(jī)蒸氣，主要用于食品加工方面
二、與傳統(tǒng)測(cè)濕方法的關(guān)系
早在18世紀(jì)人類(lèi)就發(fā)明了干濕球和毛發(fā)濕度計(jì)，而電子式濕度傳感器是近幾十年．特別是近20年才迅速發(fā)展起來(lái)的。新舊事物的交替與人們的觀念轉(zhuǎn)變很有關(guān)系。由于干濕球、毛發(fā)濕度計(jì)的價(jià)格仍明顯低于濕度傳感器，造成一部分人對(duì)電子濕度傳感器價(jià)格的不認(rèn)可。正好像用慣了掃帚的人改用吸塵器時(shí)，總覺(jué)得花幾百元錢(qián)買(mǎi)一臺(tái)吸塵器有些不上算，不如花幾元錢(qián)買(mǎi)把掃帚那樣心理容易平衡。
由于傳統(tǒng)測(cè)濕方法在人們的腦海中印象太深了，一些人形成了只有干濕球濕度計(jì)才是準(zhǔn)確的固有概念。有些用戶(hù)拿干濕球濕度計(jì)來(lái)對(duì)比剛購(gòu)得的濕度傳感器，如發(fā)現(xiàn)示值不同，馬上認(rèn)為濕度傳感器不準(zhǔn)。須知干濕球的準(zhǔn)確度只有5％一7％RH，不但低于電子濕度傳感器，而且還取決于干球、濕球兩支溫度計(jì)本身的精度；濕度計(jì)必須處于通風(fēng)狀態(tài)：只有紗布水套、水質(zhì)、風(fēng)速都滿足一定要求時(shí)，才能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度。濕度傳感器生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠前都要采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來(lái)逐支標(biāo)定，最常用分流式標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來(lái)進(jìn)行標(biāo)定。所以希望用戶(hù)在需要校準(zhǔn)時(shí)也采用相同的方法，避免用準(zhǔn)確度低的器具去校準(zhǔn)或比對(duì)精度高的傳感器。
三、濕度傳感器的發(fā)展?fàn)顩r
目前，國(guó)際上濕度傳感器的發(fā)展有兩個(gè)方向：一個(gè)是濕敏元件及制造工藝的發(fā)展，另一個(gè)是向集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化及微型化方向發(fā)展。
新型傳感器的發(fā)展有賴(lài)于利用新型敏感材料開(kāi)發(fā)敏感軟件。敏感軟件作為基礎(chǔ)元器件，在國(guó)內(nèi)外一直得到了高度重視，很多發(fā)達(dá)國(guó)家投入了大量的人力、物力、和財(cái)力來(lái)發(fā)展，如美國(guó)的納米技術(shù)等。
濕度傳感器已不局限于簡(jiǎn)單的濕敏元件，而是采用系統(tǒng)集成技術(shù)向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。許多公司生產(chǎn)的新型濕度傳感器，不僅采用了智能測(cè)試技術(shù)，還發(fā)揮數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，定義了通訊協(xié)議，并得到了廣泛的應(yīng)用。
美國(guó)DALLAS公司的一線總線（1-wire-bus），最初是針對(duì)溫度傳感器，對(duì)于濕度的測(cè)量，公司并未提供相應(yīng)的傳感器。但受其啟發(fā)，一些公司定義了類(lèi)似總線，如長(zhǎng)英科技的ITU總線，并提供相應(yīng)的溫濕度ITU模塊，與1-wire-bus兼容，不僅輸出為數(shù)字信號(hào)，而且具有精度高體積小互換性好、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，由于每個(gè)模塊都有一個(gè)獨(dú)立地址，僅使用單片機(jī)一條口線與ITU通信，所以可以方便地實(shí)現(xiàn)智能單元擴(kuò)展，組成多點(diǎn)多種傳感器信號(hào)采集系統(tǒng)。這些新型現(xiàn)場(chǎng)總線所配置的相應(yīng)總線模塊具有極強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)特性，在溫濕度測(cè)控網(wǎng)絡(luò)化方面得到了快速的發(fā)展。
四、濕度傳感器在當(dāng)前的主要應(yīng)用領(lǐng)域
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濕度計(jì)是測(cè)量各種介質(zhì)中含濕度量的儀器�；谔沾蓾穸葌鞲衅�，以制成一系列不同的濕度計(jì)，以Chichidu濕度計(jì)CH-1的數(shù)字式濕度計(jì)為例，它具有下列工作特征：
1、濕度測(cè)量范圍15%～100%RH
2、測(cè)量精度±4%RH
3、濕度計(jì)的工作溫度范圍0～40℃
4、傳感器的輸出信號(hào)幅度變化為0～10V
5、最大電源消耗22W（包括加熱器功率15W）
濕度計(jì)顯示出有很高的靈敏度和可靠性。采用了熱敏電阻對(duì)陶瓷傳感器的特性補(bǔ)償。
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在微波爐中，陶瓷濕敏傳感器用于檢測(cè)食品烹制成熟程度。食品原料或多、或少水分，加熱時(shí)他們將蒸發(fā)成水汽，因此通過(guò)測(cè)定爐中的濕度可以監(jiān)控食品的加熱過(guò)程，微波爐中的濕度變化范圍很大，約從百分之幾的相對(duì)濕度一直到百分之百。同時(shí)，加熱很快，在幾分鐘之內(nèi)到100℃，此外，除水蒸汽，還有大量不同的有機(jī)食品原料中發(fā)散到微波爐中。在這種條件下，大多數(shù)濕度傳感器無(wú)法正常工作。只有一定類(lèi)型的陶瓷傳感器才能克服這些難點(diǎn)。
用于微波爐的陶瓷濕度傳感器安裝在食品加工過(guò)程散發(fā)的水蒸汽流經(jīng)的通風(fēng)區(qū)域，空氣中的雜質(zhì)、油蒸汽、顆粒物等會(huì)粘附在陶瓷傳感器上，使它的靈敏度下降。因此，為了使它能保持原有的性能，在開(kāi)始前和結(jié)束后，對(duì)傳感器進(jìn)行熱清潔處理，把傳感器表面上的沾污物清除掉。
微波爐開(kāi)關(guān)接通后，就會(huì)有一個(gè)信號(hào)執(zhí)行熱清潔處理，傳感器性能得以復(fù)原，微波爐烹調(diào)過(guò)程可以分為兩個(gè)階段。第一個(gè)階段（初始加熱過(guò)程）中，磁控管啟動(dòng)后食品加熱。相對(duì)濕度開(kāi)始時(shí)增大，但然后開(kāi)始減少，并達(dá)到某個(gè)最低值。進(jìn)入第二階段加熱重又產(chǎn)生更多的水蒸汽，相對(duì)濕度增大，一直到食品烹調(diào)的完成。包括的時(shí)間是從相對(duì)濕度的最低谷開(kāi)始，一直到烹調(diào)的完成。顯然，這個(gè)時(shí)間的原料有關(guān)，因此它的設(shè)定應(yīng)與初始加熱時(shí)間成比例，并按不同食品原料性質(zhì)調(diào)制。
（三）空氣增濕器和除濕器
陶瓷濕敏傳感器可以用于空氣增濕器和除濕器的相對(duì)濕度監(jiān)控。用于這方面的目的時(shí)，傳感器要么安裝在風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣流中，要么安裝在控制單元上。在第一種安置方式時(shí)，為了延長(zhǎng)傳感器的工作壽命，應(yīng)該在空氣進(jìn)入傳感器的前方增設(shè)一個(gè)空氣過(guò)濾器。
�。ㄋ模┛照{(diào)器
空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)需要多種傳感器，例如溫度、濕度和空氣成分等的監(jiān)控�？照{(diào)器中裝備了帶有微處理器的傳感器之后，可以大幅度降低能源消耗，提高系統(tǒng)的效率，并且能提供最合適的生活條件。
陶瓷濕敏傳感器在空調(diào)器中的安裝有二種方式。第一種方式是將傳感器安置在進(jìn)氣流中，這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是傳感器的響應(yīng)較快，但缺點(diǎn)是進(jìn)氣的濕度已經(jīng)經(jīng)調(diào)控了的，它可能與房間中空氣的濕度不一樣，而且它可能因與污染氣體相接觸，比較容易損壞。第二種方式是將傳感器安置在進(jìn)氣通道的外面，例如安裝在控制電路板上。這時(shí)，傳感器的響應(yīng)能力可能有一定的下降，不過(guò)，由于塵粒碰撞傳感器表面，從而引起它失效的可能性較小，因而采用這種方式的較多。
五、展望
綜上所述，可知市場(chǎng)潛力很大。無(wú)論在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、能源交通、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸、保鮮防霉方面，還是在建筑，輕紡化工、氣象預(yù)報(bào)等方面都有很大的市場(chǎng)，而且隨著傳統(tǒng)工業(yè)改造的步伐加快，將會(huì)愈來(lái)愈顯示出應(yīng)用的重要性。
文物、檔案、古字畫(huà)保管儲(chǔ)藏，濕度的影響很大，并需要長(zhǎng)期測(cè)控。
在紡織和化纖工業(yè)中，濕度會(huì)影響經(jīng)緯線的伸縮率和張力。目前國(guó)內(nèi)各廠家多用濕球和毛發(fā)濕度計(jì)，無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)測(cè)控。如果采用陶瓷濕度傳感器，就可以做到以電信號(hào)輸出的濕度儀表，進(jìn)行閉環(huán)濕度控制。
糧食水果，特別是優(yōu)良種子倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸，要防止霉變，關(guān)鍵的是控制溫度。目前北京農(nóng)科院已經(jīng)將適度傳感器用于兩種儲(chǔ)藏。
但是我國(guó)生產(chǎn)傳感器的技術(shù)比較落后，目前所能生產(chǎn)的品種及質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了用戶(hù)的需要，據(jù)市場(chǎng)的反應(yīng)，傳感器只要提高質(zhì)量，擴(kuò)大品種，降低售價(jià)，并加強(qiáng)推廣應(yīng)用宣傳，市場(chǎng)需求量將大有增加，從1991年國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入振興時(shí)期，可以預(yù)料傳感器必將進(jìn)入廣泛應(yīng)用階段，其前景甚為廣闊。
參考文獻(xiàn)
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