一、導(dǎo)語(yǔ)

傳感器作為信息時(shí)代的“觸角”，如同人類的感官，不斷捕捉著周?chē)h(huán)境的微妙變化，并將這些變化轉(zhuǎn)化為可量化、可處理的數(shù)據(jù)。因此，深入了解和掌握傳感器的相關(guān)知識(shí)，對(duì)于推動(dòng)科技進(jìn)步、提升生活質(zhì)量具有重要意義。

感算商城策劃了《傳感世界全解析》專題內(nèi)容，帶大家走進(jìn)傳感器的世界，領(lǐng)略它們的神奇魅力。首期，我們將介紹傳感器中的“感覺(jué)高手”——溫濕度傳感器。

二、溫濕度知識(shí)

溫濕度跟我們的生活息息相關(guān)，小到居家環(huán)境的舒適度、物品的妥善保存，大到天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性、農(nóng)作物的茁壯成長(zhǎng)，乃至工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行等。

在談?wù)摑穸葧r(shí)，我們通常會(huì)提到相對(duì)濕度（RH，Relative Humidity）。相對(duì)濕度是指空氣中的水汽壓與相同溫度下飽和水汽壓的百分比，或者說(shuō)是濕空氣的絕對(duì)濕度與相同溫度下可能達(dá)到的最大絕對(duì)濕度的比值。在常見(jiàn)的溫濕度計(jì)上，你可能會(huì)看到60%、70%這樣的數(shù)值，就是相對(duì)濕度的直觀體現(xiàn)。

除了相對(duì)濕度之外，還有一個(gè)同樣重要的概念——絕對(duì)濕度（AH, Absolute Humidity)。絕對(duì)濕度是每立方米濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量，與相對(duì)濕度相比，絕對(duì)濕度更加直接地反映了空氣中水蒸氣的實(shí)際含量。

另外，隨著溫度的升高，空氣中的水蒸氣含量也會(huì)相應(yīng)增加，從而導(dǎo)致絕對(duì)濕度的上升。

三、古代怎么測(cè)試濕度？

盡管古人沒(méi)有現(xiàn)代相對(duì)濕度的概念，但他們?nèi)阅芡ㄟ^(guò)觀察自然現(xiàn)象來(lái)感知空氣濕度。例如，西漢時(shí)期，人們利用羽毛和木炭制作了簡(jiǎn)易的濕度計(jì)，通過(guò)木炭吸水變重的原理來(lái)測(cè)量濕度。古代文獻(xiàn)如《淮南子》和宋代梅堯臣的詩(shī)中也記載了通過(guò)觀察自然現(xiàn)象來(lái)判斷濕度的方法。如：

西漢《淮南子》記載 “風(fēng)雨之變 可以音律知也”

西晉“河中飛塵起，野田無(wú)生草濕菌生枯籬，潤(rùn)氣醭素裳干燥和旱情的嚴(yán)重。

宋代梅堯臣的梅雨詩(shī)中“ 濕菌生枯籬，潤(rùn)氣醭素裳” 潤(rùn)氣指的就是濕氣。

在歐洲，16世紀(jì)中葉才開(kāi)始嘗試用鳥(niǎo)獸腸子制成的弦線、或用野雀麥芒的長(zhǎng)度變化來(lái)測(cè)知大氣的濕度。

直到18世紀(jì)瑞士科學(xué)家索絮爾發(fā)明了毛發(fā)濕度計(jì)，毛發(fā)在濕度變化的情況下長(zhǎng)度可以變化四十分之一，至此濕度測(cè)量才有了真正的計(jì)算價(jià)值。

四、現(xiàn)代溫濕度傳感器的測(cè)量

現(xiàn)代溫濕度傳感器運(yùn)用多種精妙的工作原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度的精確測(cè)量。其中，基于材料吸濕性質(zhì)的傳感器是一類常見(jiàn)的設(shè)計(jì)。這類傳感器，如濕敏電阻和濕敏電容，利用水分子極性的特點(diǎn)，當(dāng)它們吸附在材料表面時(shí)，會(huì)改變材料的電學(xué)性質(zhì)，如電阻或電容值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度的感知和測(cè)量。

另一種方法是利用物理量在不同濕度空氣中的傳播特性差異進(jìn)行測(cè)量。例如，熱敏電阻式濕度傳感器，利用潮濕空氣與干燥空氣在熱傳導(dǎo)速度上的差異，通過(guò)比較兩個(gè)不同環(huán)境下NTC熱敏電阻的阻值變化，來(lái)精確測(cè)量濕度。一個(gè)NTC被置于密封的干燥金屬盒中，另一個(gè)則暴露于潮濕的空氣中。由于兩種空氣的熱傳導(dǎo)性質(zhì)不同，兩個(gè)NTC的阻值會(huì)產(chǎn)生差異，從而引發(fā)測(cè)量電壓的變化，實(shí)現(xiàn)濕度的精確測(cè)量。

此外，微波、超聲波以及紅外線技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于濕度測(cè)量領(lǐng)域。這些傳感器利用微波、超聲波或紅外線在含水蒸汽的空氣中傳播時(shí)產(chǎn)生的損耗來(lái)測(cè)量濕度。通過(guò)精確測(cè)量這些物理量的損耗程度，傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)濕度的精準(zhǔn)感知和測(cè)量。

五、溫濕度傳感器分類

濕敏電阻

濕敏電阻種類很多，如金屬氧化物濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。

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會(huì)發(fā)生變化，利用這一特性即可測(cè)量濕度。其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，缺點(diǎn)則是線性度較差。

濕敏電容

濕敏電容一般由高分子薄膜電容制成。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí),濕敏電容式傳感器的介電常數(shù)發(fā)生變化,其電容量也發(fā)生相應(yīng)變化,其電容變化量與相對(duì)濕度成正比。

濕敏電容式傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、響應(yīng)速度快、容易實(shí)現(xiàn)小型化和集成化。

濕敏電容和濕敏電阻的對(duì)比

半導(dǎo)體及IC濕度傳感器

常見(jiàn)的還有二極管濕敏器件和MOSFET濕度敏感器件等。由于其具有封裝小，響應(yīng)速度快，精度高的特點(diǎn)，因此易于和半導(dǎo)體電路集成在一起。

由于溫度和濕度的相關(guān)性，市面上的IC類傳感器一般都集成了溫度和濕度的測(cè)量數(shù)據(jù)。

六、溫濕度傳感器的典型應(yīng)用

溫濕度傳感器，就像是科技世界中的“感覺(jué)高手”，正廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。接下來(lái)，我們挑選了一些典型行業(yè)來(lái)探討一下它的應(yīng)用價(jià)值。

1、汽車(chē)應(yīng)用

在汽車(chē)領(lǐng)域，溫濕度傳感器扮演著至關(guān)重要的角色。它們被廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)電噴系統(tǒng)的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)與控制，確保車(chē)輛動(dòng)力輸出的高效與穩(wěn)定。同時(shí)，這些傳感器也助力汽車(chē)防霧系統(tǒng)的檢測(cè)與控制，提升行車(chē)安全。

人體舒適度的感受與溫度、濕度條件緊密相關(guān)。在汽車(chē)內(nèi)部，自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)憑借溫濕度傳感器的精準(zhǔn)反饋，能夠智能調(diào)節(jié)車(chē)內(nèi)溫度，進(jìn)一步提升了乘客的舒適度。

此外，溫濕度傳感器還應(yīng)用到新能源汽車(chē)的充電樁漏水檢測(cè)、電池包濕度檢測(cè)等。

2、工業(yè)應(yīng)用

在工業(yè)制造領(lǐng)域，環(huán)境的溫濕度以及潔凈度的精準(zhǔn)控制至關(guān)重要。因此，RS485和無(wú)線通訊溫濕度變送器得以在工廠制造車(chē)間廣泛普及與應(yīng)用，為生產(chǎn)環(huán)境的優(yōu)化及控制提供了有力支持。

此外，工業(yè)打印機(jī)在運(yùn)作過(guò)程中，也會(huì)借助溫濕度傳感器進(jìn)行環(huán)境測(cè)試，從而精確調(diào)整墨盒的打印效果，確保打印質(zhì)量的穩(wěn)定與提升。

除此之外，溫度傳感器還廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚的溫濕度檢測(cè)、氣象儀，糧倉(cāng)，烤煙設(shè)備等。

3、醫(yī)療應(yīng)用

在醫(yī)療領(lǐng)域，溫濕度傳感器廣泛應(yīng)用于呼吸機(jī)和監(jiān)護(hù)儀中，它們能夠精確調(diào)控輸送給病人的溫濕空氣，為患者營(yíng)造更加舒適的治療環(huán)境。

醫(yī)療育嬰箱同樣離不開(kāi)溫濕度傳感器的助力，它們實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)箱內(nèi)環(huán)境，確保嬰兒能夠在最適宜的溫度和濕度條件下健康成長(zhǎng)。

4、智能家居及家電

溫濕度傳感器在家電領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛且多樣。在冰箱中，它們精確監(jiān)測(cè)不同區(qū)域的溫濕度，為蔬菜水果提供最佳的保鮮環(huán)境。當(dāng)微波爐用于烹飪食物，如烤制爆米花時(shí)，溫濕度傳感器能夠檢測(cè)并調(diào)節(jié)烤制過(guò)程中的溫濕度，確保食物達(dá)到理想的口感。

家用溫濕度計(jì)則是衡量家居環(huán)境舒適度的得力助手，幫助人們隨時(shí)掌握室內(nèi)溫濕度狀況。

還有加濕器、各類儲(chǔ)存柜（紅酒柜、茶葉柜、相機(jī)柜等）都離不開(kāi)溫濕度傳感器的檢測(cè)。

七、溫濕度傳感器的使用注意事項(xiàng)

1、焊接完成后務(wù)必進(jìn)行水合處理。如果忽略這一步，傳感器的濕度基準(zhǔn)將會(huì)出現(xiàn)偏差，從而導(dǎo)致最終測(cè)量的濕度數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。焊接后24至48小時(shí)進(jìn)行水合的主要原因是，焊接過(guò)程中傳感器內(nèi)部的濕敏材料可能會(huì)失去水分，水合可以恢復(fù)其正常狀態(tài)。

2、切勿在PCB板上涂抹三防膠。雖然許多傳統(tǒng)電路板習(xí)慣性地涂抹一層三防膠以保護(hù)電路，但對(duì)于溫濕度傳感器而言，三防膠可能會(huì)污染傳感器的感濕窗口，從而影響其正常工作。

3、禁止將溫濕度傳感器置于高濕度環(huán)境中。因?yàn)樵诟邼穸葪l件下，當(dāng)溫度降低時(shí)，容易產(chǎn)生水蒸氣凝結(jié)形成水珠，使傳感器達(dá)到飽和狀態(tài)。對(duì)于濕敏電阻型傳感器，這種飽和狀態(tài)可能會(huì)導(dǎo)致其損壞；而濕敏電容型傳感器在水珠蒸發(fā)后，通?？梢曰謴?fù)測(cè)量功能。

4、防止灰塵污染。在惡劣環(huán)境下，可以考慮為傳感器加裝一層防水透氣膜，以有效阻擋灰塵進(jìn)入并同時(shí)保持透氣性能。

八、結(jié)語(yǔ)

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