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1、项目四 电容式传感器的应用一电容式传感器在位移检测中的应用电容式传感器在位移检测中的应用二电容式湿敏传感器在空气湿度检测中应用电容式湿敏传感器在空气湿度检测中应用驾驭电容式传感器的调试方法驾驭电容式传感器的调试方法任务一 电容传感器在位移检测中的应用在机床主轴的回转精度不但对于精加工零在机床主轴的回转精度不但对于精加工零件的形态精度和表面光滑度有着很大的影件的形态精度和表面光滑度有着很大的影响，而且也是评价机床精加工实力的重要响，而且也是评价机床精加工实力的重要指标之一。利用电容式传感器对机床主轴指标之一。利用电容式传感器对机床主轴进行回转精度的测量（位移检测）进行回转精度的测量（位移检测）,
2、以便以便预料机床在志向加工条件下所能达到的最预料机床在志向加工条件下所能达到的最小形态误差和粗糙度，推断产生加工误差小形态误差和粗糙度，推断产生加工误差的缘由。的缘由。d d 带电极板，其电容与面积、介电常数成正比，与带电极板，其电容与面积、介电常数成正比，与极板间距成反比。故极板间距成反比。故电容传感器可分为：电容传感器可分为：变极距型变极距型、变面积型变面积型和和变介电常数型变介电常数型三种。三种。极板间介质的介电常数；极板间介质的介电常数；=，为真为真空中的介电常数空中的介电常数S 两平行板所覆盖的面积；两平行板所覆盖的面积；d 两平行板之间的距离；两平行板之间的距离；C 电容量，单位为
3、电容量，单位为F F；为相对介电常数为相对介电常数 图图04-01-001-01 平板平板型电容器型电容器一、电容式传感器的工作一、电容式传感器的工作原理原理1.变极距型变极距型a）初始电容值）初始电容值b)电容受外力作用，极距减小电容受外力作用，极距减小d电容器容量变为电容器容量变为：c）极距增加）极距增加d电容器容量变为电容器容量变为：图图04-01-001-02 变极距式电容传感器变极距式电容传感器u若考虑若考虑d/d01时则：时则：u灵敏度：灵敏度：为了提高传感器的灵敏度，减小非线性，为了提高传感器的灵敏度，减小非线性，常常把传感器做成差动形式。常常把传感器做成差动形式。变极距式电容传
4、感器的输出特性是非线性的，变极距式电容传感器的输出特性是非线性的，可用微机来计算修正。可用微机来计算修正。u差动形式变极距电容传感器差动形式变极距电容传感器初始条件：初始条件：d1=d2=d0s1=s2=sc1=c2=c0 c=c1-c2=0当动板上移当动板上移d d后：后：c1：d1=d0-d c1=c0+c1c2：d2=d0+d c2=c0-c2 c=c1-c2=2c0 d/d0灵敏度灵敏度：c1c2d1d2当动板下移当动板下移d d后：后：c=c1-c2=-2c0 d/d0图图04-01-03 差动变极距式电容传感器差动变极距式电容传感器 变极距式电容式传感器，一般用来测量微小的变极距式
5、电容式传感器，一般用来测量微小的线位移线位移(小至小至0.010.01微米零点几毫米微米零点几毫米)，可以说当，可以说当前微位移传感器大都接受电容传感器，并且它辨前微位移传感器大都接受电容传感器，并且它辨别力极高、无接触、反作用力。别力极高、无接触、反作用力。u 应用应用 图图04-01-001-04电容式微位移传感器电容式微位移传感器2.变面积型变面积型分为分为平板型直线位移式平板型直线位移式、同心圆筒型同心圆筒型和和角位移型角位移型。图图04-01-001-05 变变面面积积式式电电容容传传感器感器a）平板型）平板型 b)同心同心圆圆筒型筒型 c)角位移型角位移型2.变面积型变面积型 设设
6、两矩形极板两矩形极板间间覆盖面覆盖面积为积为S(ab），当），当动动极板移极板移动动X，则则面面积积S发发生生变变更，更，电电容量也容量也变变更。更。结论：结论：1.变面积式传感器输出特性是线性的；变面积式传感器输出特性是线性的；2.灵敏度是常数灵敏度是常数u应用应用 变面积型电容传感器还可以将极板加工为其它变面积型电容传感器还可以将极板加工为其它形态，以实现其它量的测量，但其原理、方法都形态，以实现其它量的测量，但其原理、方法都是相同的，可见变极板面积型一般可用来测角位是相同的，可见变极板面积型一般可用来测角位移移(自一角秒至几十度自一角秒至几十度)、较大线位移、尺寸等参、较大线位移、尺寸等
7、参量。量。图图04-01-001-06电容式角位移传感器电容式角位移传感器3、变介电常数型、变介电常数型两个极板长为两个极板长为l l，宽为宽为b b，间距为间距为d d1 1d d2 2 初始极板内介质介电常数为1，当某厚度为d2的介质2从左往右进入极板，进入的距离为a，则电容量发生变更。图图04-01-001-07 变变介介电电常数式常数式电电容容传传感器感器广泛应用于广泛应用于测量介电材测量介电材料的厚度、料的厚度、物位、固体物位、固体介质的湿度。介质的湿度。图04-01-001-08 电容湿度计 液位计液位计图图04-01-001-11 电电容式液位容式液位计计图图04-01-001-
8、12 电电容式液位容式液位计结计结构构图图v电桥电路电桥电路图图04-01-002-01 电电容容传传感器感器桥桥式式转换电转换电路路图图04-01-002-02 电容传感器桥式转换电路构电容传感器桥式转换电路构成测量转换系统框图成测量转换系统框图二.测量转换电路v调频电路调频电路 将电容式传感器作为将电容式传感器作为LC振荡电路的一部分，或作为振荡电路的一部分，或作为晶体振荡器中的石英晶体的负载电容。当电容传感器晶体振荡器中的石英晶体的负载电容。当电容传感器工作时，电容工作时，电容Cx发生变更，就使振荡器频率发生发生变更，就使振荡器频率发生f产生产生相应的变更。由于振荡器频率受电容式传感器电
9、容的相应的变更。由于振荡器频率受电容式传感器电容的调制，这样就实现了调制，这样就实现了C/f的变换，故称为调频电路。的变换，故称为调频电路。图图04-01-002-03 调频电路框图调频电路框图v运算放大器电路运算放大器电路接受集成运算放大器构成，将传感器电容接在运算放大器的反馈端，运算放大器的输出电压（以变极距式为例）解决了单个变极板距离式电容传感器的非线解决了单个变极板距离式电容传感器的非线性问题性问题 图图04-01-002-04 运算放大器电路框图运算放大器电路框图1、相、相识识所运用的所运用的电电容式容式传传感器感器技能训练：电容式传感器检测位移技能训练：电容式传感器检测位移二二.差
10、动圆筒型电容传感器检测位移的工作原理差动圆筒型电容传感器检测位移的工作原理 本任务所用的电容式传感器是圆筒型的变本任务所用的电容式传感器是圆筒型的变面积式电容传感器，由两个外圆筒和一个内圆面积式电容传感器，由两个外圆筒和一个内圆筒构成，接受差动形式，形成两个电容器。当筒构成，接受差动形式，形成两个电容器。当中间的内圆筒随被测物体移动时，内圆筒和两中间的内圆筒随被测物体移动时，内圆筒和两个外圆筒之间相覆盖的面积发生变更，导致两个外圆筒之间相覆盖的面积发生变更，导致两个电容器的电容量一个增大，一个减小，将三个电容器的电容量一个增大，一个减小，将三个极板用导线引出，形成差动电容输出。个极板用导线引出
11、，形成差动电容输出。（1 1）将电容传感器安装在电容传感器模块上，将传感）将电容传感器安装在电容传感器模块上，将传感）将电容传感器安装在电容传感器模块上，将传感）将电容传感器安装在电容传感器模块上，将传感器引线插入试验模块插座中，将电容传感器模块的输出器引线插入试验模块插座中，将电容传感器模块的输出器引线插入试验模块插座中，将电容传感器模块的输出器引线插入试验模块插座中，将电容传感器模块的输出UOUO接到数显直流电压表。接到数显直流电压表。接到数显直流电压表。接到数显直流电压表。3.训练步骤训练步骤（2 2）接入）接入）接入）接入15V15V电源，合上主控台电源开关，将电容传电源，合上主控台电
12、源开关，将电容传电源，合上主控台电源开关，将电容传电源，合上主控台电源开关，将电容传感器调至中间位置，调整感器调至中间位置，调整感器调至中间位置，调整感器调至中间位置，调整RwRw，使得数显直流电压表显，使得数显直流电压表显，使得数显直流电压表显，使得数显直流电压表显示为示为示为示为0 0（选择（选择（选择（选择2V2V档）。（档）。（档）。（档）。（RwRw确定后不能改动）确定后不能改动）确定后不能改动）确定后不能改动）（3）旋动测微头推动电容传感器的共享极板（下极板）旋动测微头推动电容传感器的共享极板（下极板），每隔，每隔0.2mm登记位移量登记位移量X与输出电压值与输出电压值U的变更的变
13、更,填填入表中。入表中。X(mm)V(mV)1、相、相识识所运用的所运用的设备设备拓展与训练 将电容式传感器安装在支架上，并将电容式传感器中与内将电容式传感器安装在支架上，并将电容式传感器中与内圆筒相连的活动杆与悬臂梁相接触。当悬臂梁振动时，带动活圆筒相连的活动杆与悬臂梁相接触。当悬臂梁振动时，带动活动杆上下移动，即带动动极板（内圆筒）上下移动，电容式传动杆上下移动，即带动动极板（内圆筒）上下移动，电容式传感器输出交变电压信号。悬臂梁振动幅度越大，动极板（内圆感器输出交变电压信号。悬臂梁振动幅度越大，动极板（内圆筒）上下移动距离越大，输出交变电压信号幅度越大，所以可筒）上下移动距离越大，输出交
14、变电压信号幅度越大，所以可以依据输出电压信号的幅度测得悬臂梁的共振频率。以依据输出电压信号的幅度测得悬臂梁的共振频率。2.差动圆筒型电容传感器测量振动的工作原理差动圆筒型电容传感器测量振动的工作原理（1）将电容传感器的安装到振动源传感器安装支架上，电容式传感器连接线接入电容式传感器模块，试验模块的输出Uo接低通滤波器的输入Ui端，低通滤波器输出Uo接至示波器。调整Rw到最大位置（顺时针旋究竟），通过“紧定旋钮”使电容传感器的动极板处于中间位置，Uo输出为0V。（2）将试验台上的“低频输出”信号接到振动台的“激励源”，振动频率选“5-15Hz”之间，振动幅度初始调到零。3.训练步骤3.训练步骤（
15、3 3）将试验台）将试验台15V15V的电源接入试验模块，检查的电源接入试验模块，检查接线无误后，打开试验台电源，调整振动源激励接线无误后，打开试验台电源，调整振动源激励信号的幅度，用示波器视察试验模块输出波形。信号的幅度，用示波器视察试验模块输出波形。（4 4）保持振荡器）保持振荡器“低频输出低频输出”的幅度旋钮不变，的幅度旋钮不变，变更振动频率（用频率变更振动频率（用频率/转速表监测），用示波器转速表监测），用示波器测出测出UoUo输出的峰输出的峰-峰值，填入表峰值，填入表4-34-3中。中。(5)(5)依据表依据表4-34-3中的数据，找到输出电压峰中的数据，找到输出电压峰峰值峰值最大时
16、对应的频率，此频率为该悬臂梁的共振频最大时对应的频率，此频率为该悬臂梁的共振频率。率。振振动频动频率率(Hz)5 56 67 78 89 9101011111212131314141515181820202222242426263030Vp-p(V)Vp-p(V)电电容式容式传传感器依据工作原理可以分成感器依据工作原理可以分成变变极距式、极距式、变变面面积积式和式和变变介介电电常数式。常数式。变变极距式极距式电电容容传传感器主要用于感器主要用于检测检测微小位移。微小位移。变变面面积积式式电电容容传传感器主要用于感器主要用于检测检测大位移、角大位移、角位移。位移。变变介介电电常数式多用于常数式多
17、用于检测检测湿度、液位等湿度、液位等内容小结项目四 电容式传感器一电容式传感器在位移检测中的应用电容式传感器在位移检测中的应用二电容式湿敏传感器在空气湿度检测中应用电容式湿敏传感器在空气湿度检测中应用在生产生活中，对车间，厂房，仓库，图在生产生活中，对车间，厂房，仓库，图书馆，办公室，微机房，试验室等环境的书馆，办公室，微机房，试验室等环境的温湿度常接受温湿度计进行监控，其中湿温湿度常接受温湿度计进行监控，其中湿度的检测常运用电容式的湿敏传感器。请度的检测常运用电容式的湿敏传感器。请利用电容式湿敏传感器制作一个湿度计检利用电容式湿敏传感器制作一个湿度计检测这些环境空气湿度，以便刚好通风除湿。测
18、这些环境空气湿度，以便刚好通风除湿。空气中含有水蒸气的量称为湿度，含有水蒸气的空气是一空气中含有水蒸气的量称为湿度，含有水蒸气的空气是一种混合气体。主要有质量百分比和体积百分比、相对湿度和确种混合气体。主要有质量百分比和体积百分比、相对湿度和确定湿度、露点（霜点）等表示法。定湿度、露点（霜点）等表示法。1、质量百分比和体积百分比、质量百分比和体积百分比 质量为质量为M的混合气体中，若含水蒸气的质量为的混合气体中，若含水蒸气的质量为m，则质量，则质量百分比为百分比为 mM100 在体积为在体积为V的混合气体中，若含水蒸气的体积为的混合气体中，若含水蒸气的体积为v，则体积，则体积百分比为百分比为
19、vV100 这两种方法统称为水蒸气百分含量法。这两种方法统称为水蒸气百分含量法。一、湿度 2、相对湿度和确定湿度、相对湿度和确定湿度 水蒸气压是指在确定的温度条件下，混合气体中存在的水蒸气压是指在确定的温度条件下，混合气体中存在的水蒸气分压水蒸气分压(p)。而饱和蒸气压是指在同一温度下，混合气体。而饱和蒸气压是指在同一温度下，混合气体中所含水蒸气压的最大值中所含水蒸气压的最大值(ps)。温度越高，饱和水蒸气压越。温度越高，饱和水蒸气压越大。在某一温度下，其水蒸气压同饱和蒸气压的百分比，称大。在某一温度下，其水蒸气压同饱和蒸气压的百分比，称为相对湿度。为相对湿度。确定湿度表示单位体积内，空气里所
20、含水蒸气的质量，确定湿度表示单位体积内，空气里所含水蒸气的质量，其定义为其定义为 m待测空气中水蒸气质量；待测空气中水蒸气质量；V待测空气的总体积；待测空气的总体积；v待测空气的确定湿度。待测空气的确定湿度。假假如如把把待待测测空空气气看看作作是是由由水水蒸蒸气气和和干干燥燥空空气气组组成成的的二二元元志志向向混混合合气气体体，依依据据道道尔尔顿顿分分压压定定律律和和志志向向气气体体状状态态方方程程，可得出：可得出：P：空气中水蒸气分压；M：水蒸气的摩尔质量R：志向气体常数；T：空气的确定温度。3、露（霜）点 水的饱和蒸气压随温度的降低而渐渐下降。在同样的空气水蒸气压下，温度越低，则空气的水蒸
21、气压与同温度下水的饱和蒸气压差值越小。当空气温度下降到某一温度时，空气中的水蒸气压与同温度下水的饱和水蒸气压相等。此时，空气中的水蒸气将向液相转化而凝合成露珠，相对湿度为100RH。该温度，称为空气的露点温度，简称露点。假如这一温度低于0时，水蒸气将结霜，又称为霜点温度。两者统称为露点。空气中水蒸气压越小，露点越低，因而可用露点表示空气中的湿度。1、湿度量程、湿度量程 指湿度传感器技术规范中所规定的感湿范围。指湿度传感器技术规范中所规定的感湿范围。全湿度范围用相对湿度全湿度范围用相对湿度(0100)RH表示，它是湿表示，它是湿度传感器工作性能的一项重要指标。度传感器工作性能的一项重要指标。二、
22、湿度传感器的参数 2、感湿特征量、感湿特征量相对湿度特性相对湿度特性 每种湿度传感器都有其感湿特征量，如电阻、电容等，每种湿度传感器都有其感湿特征量，如电阻、电容等，通常用电阻比较多。以电阻为例，在规定的工作湿度范围内，通常用电阻比较多。以电阻为例，在规定的工作湿度范围内，湿度传感器的电阻值随环境湿度变更的关系特性曲线，简称湿度传感器的电阻值随环境湿度变更的关系特性曲线，简称阻湿特性。有的湿度传感器的电阻值随湿度的增加而增大，阻湿特性。有的湿度传感器的电阻值随湿度的增加而增大，这种为正特性湿敏电阻器，如这种为正特性湿敏电阻器，如Fe3O4湿敏电阻器。有的阻值随湿敏电阻器。有的阻值随着湿度的增加
23、而减小，这种为负特性湿敏电阻器，如着湿度的增加而减小，这种为负特性湿敏电阻器，如TiO2SnO2陶瓷湿敏电阻器。对于这种湿敏电阻器，低湿时阻值不陶瓷湿敏电阻器。对于这种湿敏电阻器，低湿时阻值不能太高，否则不利于和测量系统或限制仪表相连接。能太高，否则不利于和测量系统或限制仪表相连接。3、感湿灵敏度、感湿灵敏度 简称灵敏度，又叫湿度系数。其定义是在某一相对湿简称灵敏度，又叫湿度系数。其定义是在某一相对湿度范围内，相对湿度变更度范围内，相对湿度变更1RH时，湿度传感器电参量的变时，湿度传感器电参量的变更值或百分率。更值或百分率。各种不同的湿度传感器，对灵敏度的要求各不相同，各种不同的湿度传感器，对
24、灵敏度的要求各不相同，对于低湿型或高湿型的湿度传感器，它们的量程较窄，要求对于低湿型或高湿型的湿度传感器，它们的量程较窄，要求灵敏度要很高。但对于全湿型湿度传感器，并非灵敏度越大灵敏度要很高。但对于全湿型湿度传感器，并非灵敏度越大越好，因为电阻值的动态范围很宽，给配制二次仪表带来不越好，因为电阻值的动态范围很宽，给配制二次仪表带来不利，所以灵敏度的大小要适当。利，所以灵敏度的大小要适当。4、特征量温度系数 反映湿度传感器在感湿特征量相对湿度特性曲线随环境温度而变更的特性。感湿特征量随环境温度的变更越小，环境温度变更所引起的相对湿度的误差就越小。在环境温度保持恒定时，湿度传感器特征量的相对变更量
25、与对应的温度变更量之比，称为特征量温度系数。电阻温度系数(%/)=电容温度系数(%/)=T温度25与另一规定环境温度之差；R1(C1)温度25时湿度传感器的电阻值(或电容值)；R2(C2)另一规定环境温度时湿度传感器的电阻值(或电容值)。5、感湿温度系数 反映湿度传感器温度特性的一个比较直观、好用的物理量。它表示在两个规定的温度下，湿度传感器的电阻值(或电容值)达到相等时，其对应的相对湿度之差与两个规定的温度变更量之比，称为感湿温度系数。或环境温度每变更1时，所引起的湿度传感器的湿度误差。感湿温度系数 (%RH/)=T温度25与另一规定环境温度之差；H1温度25时湿度传感器某一电阻值(或电容值
26、)对应的相对湿度值；H2另一规定环境温度下湿度传感器另一电阻值(或电容值)对应的相对湿度。下图为感湿温度系数示意图。6、响应时间 在确定温度下，当相对湿度发生跃变时，湿度传感器的电参量达到稳态变更量的规定比例所须要的时间。一般是以相应的起始和终止这一相对湿度变更区间的63作为相对湿度变更所须要的时间，也称时间常数，它是反映湿度传感器相对湿度发生变更时，其反应速度的快慢。单位是s。也有规定从起始到终止90的相对湿度变更作为响应时间的。响应时间又分为吸湿响应时间和脱湿响应时间。大多数湿度传感器都是脱湿响应时间大于吸湿响应时间，一般以脱湿响应时间作为湿度传感器的响应时间。7、电压特性 当用湿度传感器
27、测量湿度时，所加的测试电压，不能用直流电压。这是由于加直流电压引起感湿体内水分子的电解，致使电导率随时间的增加而下降，故测试电压接受沟通电压。下图表示湿度传感器的电阻与外加沟通电压之间的关系。可见，测试电压小于5V时，电压对阻湿特性没有影响。但沟通电压大于15V时，由于产生焦耳热，对湿度传感器的阻湿特性产生了较大影响，因而一般湿度传感的运用电压都小于10V。8、频率特性 湿度传感器的阻值与外加测试电压频率的关系，如图。在高湿时，频率对阻值的影响很小，当低湿高频时，随着频率的增加，阻值下降。对这种湿度传感器，在各种湿度下，当测试频率小于103Hz时，阻值不随运用频率而变更，故该湿度传感器运用频率
28、的上限为103Hz。湿度传感器的运用频率上限由试验确定。直流电压会引起水分子的电解，因此，测试电压频率也不能太低。输出电阻信号，阻值随着相对湿度的变更而变更的元输出电阻信号，阻值随着相对湿度的变更而变更的元件，称为湿敏电阻。湿敏电阻是利用湿敏材料吸取空气中的件，称为湿敏电阻。湿敏电阻是利用湿敏材料吸取空气中的水分而导致本身电阻值发生变更这一原理而制成的。水分而导致本身电阻值发生变更这一原理而制成的。依据湿敏电阻的材料和配方不同可分为依据湿敏电阻的材料和配方不同可分为“正电阻湿度特正电阻湿度特性性”和和“负电阻湿度特性负电阻湿度特性”。正电阻湿度特性。正电阻湿度特性即湿度增即湿度增大时，电阻值也
29、增大；负电阻湿度特性大时，电阻值也增大；负电阻湿度特性即湿度增大时，即湿度增大时，电阻值减小。电阻值减小。工业上流行的湿敏电阻主要有工业上流行的湿敏电阻主要有：（1）半导体陶瓷湿敏元件）半导体陶瓷湿敏元件 铬酸镁铬酸镁-二氧化钛陶瓷湿敏元件是较常用的一种湿度传二氧化钛陶瓷湿敏元件是较常用的一种湿度传感器，它是由感器，它是由MgCr2O4-TiO2固熔体组成的多孔性半导体陶瓷。固熔体组成的多孔性半导体陶瓷。这种材料的表面电阻值能在很宽的范围内随湿度的增加而变这种材料的表面电阻值能在很宽的范围内随湿度的增加而变小，即使在高湿条件下，对其进行多次反复的热清洗，性能小，即使在高湿条件下，对其进行多次反
30、复的热清洗，性能仍不变更。该元件接受了仍不变更。该元件接受了MgCr2O4-TiO2多孔陶瓷，电极材料多孔陶瓷，电极材料二氧化钌通过丝网印制到陶瓷片的两面，在高温烧结下形成二氧化钌通过丝网印制到陶瓷片的两面，在高温烧结下形成多孔性电极。在陶瓷片四周装置有电阻丝绕制的加热器，以多孔性电极。在陶瓷片四周装置有电阻丝绕制的加热器，以450、1min对陶瓷表面进行热清洗。对陶瓷表面进行热清洗。三、湿敏电阻湿敏电阻的电阻湿敏电阻的电阻-相对湿度特性曲线。相对湿度特性曲线。电阻-湿度特性曲线 （2）氯化锂湿敏电阻 右图是氯化锂湿敏电阻的结构图。它是在聚碳酸酯基片上制成一对梳状金电极，然后浸涂溶于聚乙烯醇的
31、氯化锂胶状溶液，其表面再涂上一层多孔性爱护膜而成。氯化锂是潮解性盐，这种电解质溶液形成的薄膜能随着空气中水蒸汽的变更而吸湿或脱湿。感湿膜的电阻随空气相对湿度变更而变更，当空气中湿度增加时，感湿膜中盐的浓度降低。氯化锂湿敏电阻结构 （3）有机高分子膜湿敏电阻 有机高分子膜湿敏电阻是在氧化铝等陶瓷基板上设置梳状型电极，然后在其表面涂以具有感湿性能，又有导电性能的高分子材料的薄膜，再涂复一层多孔质的高分子膜爱护层。这种湿敏元件是利用水蒸汽附着于感湿薄膜上，电阻值与相对湿度相对应这一性质。由于运用了赢分子材料，所以适用于高温气体中湿牢的测量。三氧化二铁-聚乙二醇高分子膜湿敏电阻的结构与特性高分子式电容
32、式湿敏传感器是利用高分子材料构成的湿敏电容的介质，当电容的介电常数随湿度变更，引起电容量变更的原理进行湿度测量。这类湿敏元件常做成薄片状吸湿性电介质材料主要有高分子聚合物（例如乙酸-丁酸纤维素和乙酸-丙酸纤维素）和金属氧化物（例如多孔氧化铝）等。四、高分子电容式湿敏传感器高分子电容式湿敏传感器1、本训练所需设备 湿敏传感器、湿敏座、干燥剂、棉球（自备）。技能训练：电容式湿敏传感器在空气湿度技能训练：电容式湿敏传感器在空气湿度检测中的应用检测中的应用2、试验原理 湿度是指单位体积中所含水蒸汽的含量或浓度，用符号AH表示，相对湿度是指被测气体中的水蒸汽压和该气体在相同温度下饱和水蒸汽压的百分比，用
33、符号RH表示。试验运用中多用相对湿度概念。湿敏传感器种类较多，本试验所接受的属水分子亲和力型中的高分子材料湿敏元件。高分子电容式湿敏元件是利用元件的电容值随湿度变更的原理。具有感湿功能的高分子聚合物，它们具有快速吸湿和脱湿的实力，感湿薄膜覆在金箔电极（下电极）上，然后在感湿薄膜上再镀一层多孔金属膜（上电极），这样形成的一个平行板电容器就可以通过测量电容的变更来感觉空气湿度的变更。3、试验内容及步骤（1）湿敏传感器试验装置如图所示，红色接线端接+5V电源，黑色接线端接地，蓝色接线端和黑色接线端分别接频率/转速表输入端。频率/转速表选择频率档。登记此时频率/转速表的读数。实物连接图（2）将湿棉球放入湿敏腔内。并插上湿敏传感器探头，视察频率/转速表的变更。（3）取出湿纱布，待数显表示值下降回复到原示值时，在干湿腔内被放入部分干燥剂，同样将湿度传感器置于湿敏腔孔上，视察数显表头读数变更。（4）输出频率f与相对湿度RH值对应如下，参考下表，计算以上三中状态下空气相对湿度。RH（%）0102030405060708090100Fre（Hz）73517224710069766853672866006468633061866033改用HR31型湿敏电阻测量上述试验三种状况下的湿度,对比两种湿敏传感器测量结果是否有差异。拓展与训练