濕度感測器

濕敏元件是最簡單的濕度感測器。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類。

濕敏電阻的特點是在基片上復蓋一層用感濕材料製成的膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發生變化，利用這一特性即可測量濕度。

濕敏電容一般是用高分子薄膜電容製成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚醯亞胺、酪酸醋酸纖維等。當環境濕度發生改變時，濕敏電容的介電常數發生變化，使其電容量也發生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。

電子式濕敏感測器的準確度可達2-3%RH，這比乾濕球測濕精度高。

濕敏元件的線性度及抗污染性差，在檢測環境濕度時，濕敏元件要長期暴露在待測環境中，很容易被污染而影響其測量精度及長期穩定性。這方面沒有乾濕球測濕方法好。下面對各種濕度感測器進行簡單的介紹。

1、氯化鋰濕度感測器

（1）電阻式氯化鋰濕度計

第一個基於電阻-濕度特性原理的氯化鋰電濕敏元件是美國標準局的F.W.Dunmore研製出來的。這種元件具有較高的精度，同時結構簡單、價廉，適用於常溫常濕的測控等一系列優點。

氯化鋰元件的測量範圍與濕敏層的氯化鋰濃度及其它成分有關。單個元件的有效感濕範圍一般在20%RH以內。例如0.05%的濃度對應的感濕範圍約為（80～100）%RH，0.2%的濃度對應範圍是（60～80）%RH等。由此可見，要測量較寬的濕度範圍時，必須把不同濃度的元件組合在一起使用。可用於全量程測量的濕度計組合的元件數一般為5個，採用元件組合法的氯化鋰濕度計可測範圍通常為（15～100）%RH，國外有些產品聲稱其測量範圍可達（2～100）%RH。

（2）露點式氯化鋰濕度計

露點式氯化鋰濕度計是由美國的Forboro公司首先研製出來的，其後我國和許多國家都做了大量的研究工作。這種濕度計和上述電阻式氯化鋰濕度計形式相似，但工作原理卻完全不同。簡而言之，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行工作的。

2、碳濕敏元件

碳濕敏元件是美國的E.K.Carver和C.W.Breasefield於1942年首先提出來的，與常用的毛髮、腸衣和氯化鋰等探空元件相比，碳濕敏元件具有響應速度快、重複性好、無沖蝕效應和滯后環窄等優點，因之令人矚目。我國氣象部門於70年代初開展碳濕敏元件的研製，並取得了積極的成果，其測量不確定度不超過±5%RH，時間常數在正溫時為2～3s，滯差一般在7%左右，比阻穩定性亦較好。

3、氧化鋁濕度計

氧化鋁感測器的突出優點是，體積可以非常小（例如用於探空儀的濕敏元件僅90μm厚、12mg重），靈敏度高（測量下限達-110℃露點），響應速度快（一般在0.3s到3s之間），測量信號直接以電參量的形式輸出，大大簡化了數據處理程序，等等。另外，它還適用於測量液體中的水分。如上特點正是工業和氣象中的某些測量領域所希望的。因此它被認為是進行高空大氣探測可供選擇的幾種合乎要求的感測器之一。也正是因為這些特點使人們對這種方法產生濃厚的興趣。然而，遺憾的是儘管許多國家的專業人員為改進感測器的性能進行了不懈的努力，但是在探索生產質量穩定的產品的工藝條件，以及提高性能穩定性等與實用有關的重要問題.

上始終未能取得重大的突破。因此，到目前為止，感測器通常只能在特定的條件和有限的範圍內使用。近年來，這種方法在工業中的低霜點測量方面開始嶄露頭角。

4、陶瓷濕度感測器

在濕度測量領域中，對於低濕和高濕及其在低溫和高溫條件下的測量，到目前為止仍然是一個薄弱環節，而其中又以高溫條件下的濕度測量技術最為落後。以往，通風乾濕球濕度計幾乎是在這個溫度條件下可以使用的唯一方法，而該法在實際使用中亦存在種種問題，無法令人滿意。另一方面，科學技術的進展，要求在高溫下測量濕度的場合越來越多，例如水泥、金屬冶鍊、食品加工等涉及工藝條件和質量控制的許多工業過程的濕度測量與控制。因此，自60年代起，許多國家開始競相研製適用於高溫條件下進行測量的濕度感測器。考慮到感測器的使用條件，人們很自然地把探索方向著眼於既具有吸水性又能耐高溫的某些無機物上。實踐已經證明，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展前途的多功能感測器。寺日、福島、新田等人在這方面已經邁出了頗為成功的一步。他們於1980年研製成稱之為“濕瓷-Ⅱ型”和“濕瓷-Ⅲ型”的多功能感測器。前者可測控溫度和濕度，主要用於空調，後者可用來測量濕度和諸如酒精等多種有機蒸氣，主要用於食品加工方面。

以上幾種是應用較多的幾種類型感測器，另外還有其他根據不同原理而研製的濕度感測器，這裡就不一一介紹了。

幾乎所有的感測器都存在時漂和溫漂。由於濕度感測器必須和大氣中的水汽相接觸，所以不能密封。這就決定了它的穩定性和壽命是有限的。一般情況下，生產廠商會標明1次標定的有效使用時間為1年或2年，到期負責重新標定。請使用者在選擇感測器時考慮好日後重新標定的渠道，不要貪圖便宜或迷信洋貨而忽略了售後服務問屬。

溫漂在上1節已經提到。選擇濕度感測器要考慮應用場合的溫度變化範圍，看所選感測器在指定溫度下能否正常工作，溫漂是否超出設計指標。要提醒使用者注意的是：電容式濕度感測器的溫度係數α是個變數，它隨使用溫度、濕度範圍而異。這是因為水和高分子聚合物的介電係數隨溫度的改變是不同步的，而溫度係數α又主要取決於水和感濕材料的介電係數，所以電容式濕敏元件的溫度係數並非常數。電容式濕度感測器在常溫、中濕段的溫度係數最小，5-25℃時，中低濕段的溫漂可忽略不計。但在高溫高濕區或負溫高濕區使用時，就一定要考慮溫漂的影響，進行必要的補償或修正。

領域部門溫度(℃)濕度(%RH)

紡織紡紗廠2360

織布廠1885

醫藥製藥廠10～3050～60

手術室23～2650～60

輕工印刷廠23～2749～51

捲煙廠21～2455～65

火柴廠18～2250

電子半導體2230～45

計算機房20～3040～70

通訊電纜充氣-10～300～20

食品啤酒發酵4～850～70

農業良種培育15～4040～75

人工大棚5～4040～100

倉儲水果冷凍-3～580～90

地下菜窖-3～-170～80

文物保管16～1850～55

註：在不同領域的使用範圍(%RH/℃)

早在18世紀人類就發明了乾濕球和毛髮濕度計，而電子式濕度感測器是近幾十年．特別是近20年才迅速發展起來的。新舊事物的交替與人們的觀念轉變很有關係。由於乾濕球、毛髮濕度計的價格仍明顯低於濕度感測器，造成一部分人對電子濕度感測器價格的不認可。正好像用慣了掃帚的人改用吸塵器時，總覺得花幾百元錢買一台吸塵器有些不上算，不如花幾元錢買把掃帚那樣心理容易平衡。

由於傳統測濕方法在人們的腦海中印象太深了，一些人形成了只有乾濕球濕度計才是準確的固有概念。有些用戶拿乾濕球濕度計來對比剛購得的濕度感測器，如發現示值不同，馬上認為濕度感測器不準。須知乾濕球的準確度只有5%一7%RH，不但低於電子濕度感測器，而且還取決於干球、濕球兩支溫度計本身的精度；濕度計必須處於通風狀態：只有紗布水套、水質、風速都滿足一定要求時，才能達到規定的準確度。濕度感測器生產廠在產品出廠前都要採用標準濕度發生器來逐一標定，最常用分流式標準濕度發生器來進行標定。所以希望用戶在需要校準時也採用相同的方法，避免用準確度低的器具去校準或比對精度高的感測器。

濕度感測器是非密封性的，為保護測量的準確度和穩定性，應盡量避免在酸性、鹼性及含有機溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環境中使用。為正確反映欲測空間的濕度，還應避免將感測器安放在離牆壁太近或空氣不流通的死角處。如果被測的房間太大，就應放置多個感測器。

有的濕度感測器對供電電源要求比較高，否則將影響測量精度．或者感測器之間相互干擾，甚至無法工作。使用時應按要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。

感測器需要進行遠距離信號傳輸時，要注意信號的衰減問題。當傳輸距離超過200m以上時，建議選用頻率輸出信號的濕度感測器。

由於濕敏元件都存在一定的分散性，無論進口或國產的感測器都需逐支調試標定。大多數在更換濕敏元件后需要重新調試標定，對於測量精度比較高的濕度感測器尤其重要。

濕度感測器現在正在被廣泛應用，濕度感測器能夠很好的監控環境中濕度，在食品保護，環境檢測等方面有著重要的應用，我們在使用濕度感測器的時候應該充分了解濕度感測器的結構已經在使用過程中的一些注意事項。

濕度感測器的形式不是很多，但是不管是什麼樣的濕度感測器在使用過程中還是要注意以上幾個細節問題，不僅僅是濕度感測器所有的感測器在使用過程中都有它的注意事項，我們在使用的時候應該首先閱讀使用說明書已經和廠家諮詢相關的問題，才能更好的使用。

目前，國外生產集成濕度感測器的主要廠家及典型產品分別為Honeywell公司（HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型），Humirel公司（HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型），Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。這些產品可分成以下三種類型：

線性電壓輸出式集成濕度感測器

典型產品有HIH3605/3610、HM1500/1520。其主要特點是採用恆壓供電，內置放大電路，能輸出與相對濕度呈比例關係的伏特級電壓信號，響應速度快，重複性好，抗污染能力強。

線性頻率輸出集成濕度感測器

典型產品為HF3223型。它採用模塊式結構，屬於頻率輸出式集成濕度感測器，在55%RH時的輸出頻率為8750Hz（型值），當相對濕度從10%變化到95%時，輸出頻率就從9560Hz減小到8030Hz。這種感測器具有線性度好、抗干擾能力強、便於配數字電路或單片機、價格低等優點。

頻率/溫度輸出式集成濕度感測器

典型產品為HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外，還增加了溫度信號輸出端，利用負溫度係數（NTC）熱敏電阻作為溫度感測器。當環境溫度變化時，其電阻值也相應改變並且從NTC端引出，配上二次儀錶即可測量出溫度值。

單片智能化濕度/溫度感測器

2002年Sensiron公司在世界上率先研製成功SHT11、SHT15型智能化濕度/溫度感測器，其外形尺寸僅為7.6（mm）×5(mm)×2.5（mm），體積與火柴頭相近。出廠前，每隻感測器都在溫度室中做過精密標準，標準係數被編成相應的程序存入校準存儲器中，在測量過程中可對相對濕度進行自動校準。它們不僅能準確測量相對溫度，還能測量溫度和露點。測量相對溫度的範圍是0～100%，分辨力達0.03%RH，最高精度為±2%RH。測量溫度的範圍是-40℃～+123.8℃，分辨力為0.01℃。測量露點的精度<±1℃。在測量濕度、溫度時A/D轉換器的位數分別可達12位、14位。利用降低分辨力的方法可以提高測量速率，減小晶元的功耗。SHT11/15的產品互換性好，響應速度快，抗干擾能力強，不需要外部元件，適配各種單片機，可廣泛用於醫療設備及溫度/濕度調節系統中。

晶元內部包含相對濕度感測器、溫度感測器、放大器、14位A/D轉換器、校準存儲器（E2PROM）、易失存儲器（RAM）是、狀態寄存器、循環冗餘校驗碼（CRC）寄存器、二線串列介面、控制單元、加熱器及低電壓檢測電路。其測量原理是首先利用兩隻感測器分別產生相對濕度、溫度的信號，然後經過放大，分別送至A/D轉換器進行模/數轉換、校準和糾錯，最後通過二線串列介面將相對濕度及溫度的數據送至μC。鑒於SHT11/15輸出的相對濕度讀數值與被測相對濕度呈非線性關係，為獲得相對濕度的準確數據，必須利用μC對讀數值進行非線性補償。此外當環境溫度TA≠+25℃時，還需要對相對濕度感測器進行溫度補償。

晶元內部有一個加熱器。將狀態寄存器的第2位置“1”時該加熱器接通電源，可使感測器的溫度大約升高5℃，電源電流亦增加8mA(採用+5V電源)。使用加熱器可實現以下三種功能：①通過比較加熱前後測出的相對濕度值及溫度值，可確定感測器是否正常工作；②在潮濕環境下使用加熱器，可避免感測器凝露；③測量露點時也需要使用加熱器。

露點也是濕度測量中的一個重要參數，它表示在水汽冷卻過程中最初發生結露的溫度。為了計算露點，Sensirion公司還向用戶提供一個測量露點的程序“SHTxdp.bsx”。利用該程序可以控制內部加熱器的通、斷，再根據所測得的溫度值及相對濕度值計算出露點。在命令響應界面上運行此程序時，計算機屏幕上就顯示提示符“>”。用戶首先從鍵盤上輸入字母“S”，然後輸入相應的數字，即可獲得下述結果：

輸入數字“1”時，測量並顯示出攝氏溫度dgC=xx.x；

輸入數字“2”時，測量並顯示出相對濕度%RH=xx.x；

輸入數字“3”時，打開加熱器，使感測器溫度升高5℃；

輸入數字“4”時，關閉加熱器，使感測器降溫；

輸入數字“5”時，顯示露點溫度dpC=xx.x。

集成濕度感測器的測量範圍一般可達到0～100%。但有的廠家為保證精度指標而將測量範圍限制為10%～95%。設計+3.3V低壓供電的濕度/溫度測試系統時，可選用SHT11、SHT15感測器。這種感測器在測量階段的工作電流為550μA，平均工作電流為28μA（12位）或2μA（8位）。上電時默認為休眠模式（SleepMode），電源電流僅為0.3μA（典型值）。測量完畢只要沒有新的命令，就自動返回休眠模式，能使晶元功耗降至最低。此外，它們還具有低電壓檢測功能。當電源電壓低於+2.45V±0.1V時，狀態寄存器的第6位立即更新，使晶元不工作，從而起到了保護作用。

濕度感測器由於其工作原理的限制，必須採取非密封封裝形式，即要求封裝管殼留有和外界連通的接觸孔或者接觸窗，讓濕敏晶元感濕部分和空氣中的濕汽能夠很好的接觸。同時，為了防止濕敏晶元被空氣中的灰塵或雜質污染，需要採取一些保護措施。目前，主要手段是使用金屬防塵罩或者聚合物多孔膜進行保護。下面介紹幾種濕度感測器的不同封裝形式。

1.晶體管外殼(TO)封裝

封裝結構示意圖見圖1;目前，用TO型封裝技術封裝濕敏元件是一種比較常見的方法。TO型封裝技術有金屬封裝和塑料封裝兩種。金屬封裝先將濕敏晶元固定在外殼底座的中心，可以採用環氧樹脂粘接固化法；然後在濕敏晶元的焊區與接線柱用熱壓焊機或者超聲焊機將Au絲或其他金屬絲連接起來；最後將管帽套在底座周圍的凸緣上，利用電阻熔焊法或環形平行焊法將管帽與底座邊緣焊牢。金屬管帽的頂端或者側面開有小孔或小窗，以便濕敏晶元和空氣能夠接觸。根據不同濕敏晶元和性能要求，可以考慮加一層金屬防塵罩，以延長濕度感測器的使用壽命。

2.單列直插封裝(SIP)封裝

單列直插封裝(SIP)也常用來封裝濕度感測器。濕敏晶元的輸出引腳數一般只有數個，因而可以將基板上的I/O引腳引向一邊，用鍍Ni、鍍Ag或者鍍Pb-Sn的“卡式”引線(基材多為Kovar合金)卡在基板的I/O焊區上，將卡式引線浸入熔化的Pb-Sn槽中進行再流焊，將焊點焊牢。根據需要，卡式引線的節距有2.54mm和1.27mm兩種，平時引線均連成帶狀，焊接后再剪成單個卡式引線。通常還要對組裝好元器件的基板進行塗復保護，最簡單的是浸漬一層環氧樹脂，然後固化。最後塑封保護，整修毛刺，完成封裝。

單列直插封裝的插座占基板面積小，插取自如,SIP工藝簡便易行，適於多品種，小批量生產，且便於逐個引線的更換和返修。

3.小外形封裝(SOP)

小外形封裝(SOP)法是另一種封裝濕度感測器的方法。SOP是從雙列直插封裝(DIP)變形發展而來的，它將DIP的直插引腳向外彎曲成90°,變成了適於表面組裝技術(SMT)的封裝。SOP基本全部是塑料封裝，其封裝工藝為：先將濕敏晶元用導電膠或環氧樹脂粘接在引線框架上，經樹脂固化，使濕敏晶元固定，再將濕敏晶元上的焊區與引線框架引腳的鍵合區用引線鍵合法連接。然後放入塑料模具中進行模塑封裝，出模后經切筋整修，去除塑封毛刺，對框架外引腳打彎成型。塑料外殼表面開有與空氣接觸的小窗，並貼上空氣過濾薄膜，阻擋灰塵等雜質，從而保護濕敏晶元。相較於TO和SIP兩種封裝形式,SOP封裝外形尺寸要小得多，重量比較輕。SOP封裝的濕度感測器長期穩定性很好，漂移小，成本低，容易使用。同時適合SMT,是一種比較優良的封裝方法。

4.其它封裝形式

外部支撐框架是由高分子化合物形成，用預先設計的模子澆鑄而成，其設計充分考慮了空間結構，保證濕敏晶元和空氣能充分接觸。濕敏晶元沿著滑道直接插入外框架，然後固定。從外框架另一端插入外引線，與濕敏晶元的焊區相接(也可以懸空),然後用導電膠熱固法將濕敏晶元和外引線連接起來。最後，外框架的正反兩面都貼上空氣過濾膜。過濾薄膜由聚四氟乙烯製成的多孔膜，能夠允許空氣滲透進入感測器而能阻擋灰塵和水滴。

這種濕度感測器的封裝有別於傳統的濕度感測器封裝，它不採用傳統的引線鍵合的方法連接外引線和濕敏晶元，而是直接將濕敏晶元外引線連接，從而避免了因為內引線的原因而導致的失效問題。同時，它的封裝體積較小，感測器性能穩定，能夠長時間工作。不過，它對外框架製作要求較高，工藝相對比較複雜。

5.濕度感測器和其它感測器混合封裝

很多時候，濕度感測器並不是單獨封裝的，而是和溫度感測器、風速感測器或壓力感測器等其它感測器以及後端處理電路集成混合封裝，以滿足相應的功能需求。其封裝工藝為：先將濕敏晶元用導電膠或環氧樹脂粘接在基板上，經樹脂固化，使濕敏晶元固定。再將濕敏晶元上的焊區與基板鍵合區用引線鍵合法連接。然後封蓋外殼(材料可選擇水晶聚合物)。外殼的表面開有與空氣接觸的小窗，使濕度敏感元件和溫度敏感元件晶元和空氣充分接觸，而其他部分與空氣隔離，密封保護。小窗貼有空氣過濾薄膜，以防止雜質的沾污。

LCC封裝由於沒有引腳，所以寄生電容和寄生電感均較小。同時它還具有電性能和熱性能優良，封裝體積小，適合SMT等優點。

GB-T15768-1995電容式濕敏元件與濕度感測器總規範

GBT11605-2005濕度測量方法

JJF1012-1987常用濕度計量名詞術語

JJF1076-2001濕度感測器校準規範

JJF1101-2003環境試驗設備溫度濕度校準規範

JJG205-2005機械式溫濕度計檢定規程

JJG499-2004精密露點儀檢定規程

JJG500-2005電解法濕度儀檢定規程

JJG826-1993二級標準分流式濕度發生器

JJG899-1995石油低含水率分析儀檢定方法

1.壁掛式安裝方式1

2.壁掛式安裝方式2

3.風道式安裝方式1

4.風道式安裝方式2

5.風道式安裝方式3

6.三通式管道安裝方式

7.三通式管道安裝方式2

濕度感測器性能判斷方法

在濕度感測器實際標定困難的情況下，可以通過一些簡便的方法進行濕度感測器性能判斷與檢查。

1、一致性判定，同一類型，同一廠家的濕度感測器產品最好一次購買兩支以上，越多越說明問題，放在一起通電比較檢測輸出值，在相對穩定的條件下，觀察測試的一致性。若進一步檢測，可在24h內間隔一段時間記錄，一天內一般都有高、中、低3種濕度和溫度情況，可以較全面地觀察產品的一致性和穩定性，包括溫度補償特性。

2、用嘴呵氣或利用其它加濕手段對感測器加濕，觀察其靈敏度、重複性、升濕脫濕性能，以及解析度，產品的最高量程等。

3、對產品作開盒和關盒兩種情況的測試。比較是否一致，觀察其熱效應情況。

4、對產品在高溫狀態和低溫狀態（根據說明書標準）進行測試，並恢復到正常狀態下檢測和實驗前的記錄作比較，考查產品的溫度適應性，並觀察產品的一致性情況。

產品的性能最終要依據質檢部門正規完備的檢測手段。利用飽和鹽溶液作標定，也可使用名牌產品作比對檢測，產品還應進行長期使用過程中的長期標定才能較全面地判斷濕度感測器的質量。

1、濕度感測器的用途

濕度感測器用於濕度測量，基於濕度定義有很多表示方法，本文將濕度感測器定義為測量環境相對濕度的電子式敏感元件/器件。

2、濕度感測器的分類

碳膜濕度感測器

金屬氧化物陶瓷式濕度感測器

電解質濕度感測器——氯化鋰濕敏電阻

高分子濕度感測器——高分子濕敏電阻

高分子濕度感測器——高分子濕敏電容(流行)

紅外濕度感測器

微波濕度感測器

超聲波濕度感測器

等等

寶力馬、施奈德、西門子、三菱、松下、德國德國HLP、日本神榮、法國Humirel、韓國Syhitech、美國Honeywell

諮詢公司INTECHNOCONSULTING的感測器市場報告顯示，2008年全球感測器市場容量為506億美元，預計2010年全球感測器市場可達600億美元以上。調查顯示，東歐、亞太區和加拿大成為感測器市場增長最快的地區，而美國、德國、日本依舊是感測器市場分佈最大的地區。就世界範圍而言，感測器市場上增長最快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程式控制制市場，看好通訊市場前景。

一些感測器市場比如壓力感測器、溫度感測器、流量感測器、水平感測器已表現出成熟市場的特徵。流量感測器、壓力感測器、溫度感測器的市場規模最大，分別佔到整個感測器市場的21%、19%和14%。感測器市場的主要增長來自於無線感測器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微機電系統)感測器、生物感測器等新興感測器。其中，無線感測器在2007-2010年複合年增長率預計會超過25%。

目前，全球的感測器市場在不斷變化的創新之中呈現出快速增長的趨勢。有關專家指出，感測器領域的主要技術將在現有基礎上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代感測器的開發和產業化，競爭也將日益激烈。新技術的發展將重新定義未來的感測器市場，比如無線感測器、光纖感測器、智能感測器和金屬氧化感測器等新型感測器的出現與市場份額的擴大。

國內市場上出現了不少國內外濕度感測器產品，電容式濕敏元件較為多見，感濕材料種類主要為高分子聚合物，氯化鋰和金屬氧化物。電容式濕敏元件的優點在於響應速度快、體積小、線性度好、較穩定，國外有些產品還具備高溫工作性能。但是達到上述性能的產品多為國外名牌，價格都較昂貴。市場上出售的一些電容式濕敏元件低價產品，往往達不到上述水平，線性度、一致性和重複性都不甚理想，30%RH以下，80%RH以上感濕段變形嚴重。有些產品採用單片機補償修正，使濕度出現"階躍"性的跳躍，使精度降低，出現一致性差、線性差的缺點。無論高檔次或低檔次的電容式濕敏元件，長期穩定性都不理想，多數長期使用漂移嚴重，濕敏電容容值變化為pF級，1%RH的變化不足0.5pF，容值的漂移改變往往引起幾十RH%的誤差，大多數電容式濕敏元件不具備40℃以上溫度下工作的性能，往往失效和損壞。

電容式濕敏元件抗腐蝕能力也較欠缺，往往對環境的潔凈度要求較高，有的產品還存在光照失效、靜電失效等現象，金屬氧化物為陶瓷濕敏電阻，具有濕敏電容相同的優點，但塵埃環境下，陶瓷細孔被封堵元件就會失效，往往採用通電除塵的方法來處理，但效果不夠理想，且在易燃易爆環境下不能使用，氧化鋁感濕材料無法克服其表面結構"天然老化"的弱點，阻抗不穩定，金屬氧物陶瓷濕敏電阻也同樣存在長期穩定性差的弱點。氯化鋰濕敏電阻，具有最突出的優點是長期穩定性極強，因此通過嚴格的工藝製作，製成的儀錶和感測器產品可以達到較高的精度，穩定性強是產品具備良好的線性度、精密度及一致性，是長期使用壽命的可靠保證。氯化鋰濕敏元件的長期穩定性其它感濕材料尚無法取代。

測溫範圍是感測器最重要的一個性能指標，每種型號的感測器都有自己特定的測溫範圍。因此，用戶的被測溫度範圍一定要考慮準確、周全，既不要過窄，也不要過寬。根據黑體輻射定律，在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發射率誤差所引起的輻射能量的變化，因此，測溫時應盡量選用短波較好。

紅外溫度感測器根據原理可分為單色溫度感測器和雙色溫度感測器。對於單色溫度感測器，在進行測溫時，被測目標面積應充滿感測器視場。建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標尺寸小於視場，背景輻射能量就會進入感測器的視聲符支幹擾測溫讀數，造成誤差。相反，如果目標大於測溫儀的視場，測溫儀就不會受到測量區域外面的背景影響。

雙色溫度感測器是由兩個獨立的波長帶內輻射能量的比值來確定的。因此當被測目標很小，沒有充滿現場，測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋對輻射能量有衰減時，都不會對測量結果產生影響，有的甚至在能量衰減了95%的情況下，仍能保證要求的測溫精度。對於目標細小，又處於運動或振動之中的目標；有時在視場內運動，或可能部分移出視場的目標，在此條件下，使用雙色溫度感測器是最佳選擇。如果測溫儀和目標之間不可能直接瞄準，測量通道彎曲、狹小、受阻等情況下，雙色光纖溫度感測器是最佳選擇。這是由於其直徑小，有柔性，可以在彎曲、阻擋和摺疊的通道上傳輸光輻射能量，因此可以測量難以接近、條件惡劣或靠近電磁場的目標。

光學解析度由D與S之比確定，是感測器到目標之間的距離D與測量光斑直徑S之比。如果感測器由於環境條件限制必須安裝在遠離目標之處，而又要測量小的目標，就應選擇高光學解析度的感測器。光學解析度越高，即增大D:S比值，測溫儀的成本也越高。

目標材料的發射率和表面特性決定測溫儀的光譜響應或波長。對於高反射率合金材料，有低的或變化的發射率。在高溫區，測量金屬材料的最佳波長是近紅外，可選用0.18-1.0μm波長。其他溫區可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm波長。由於有些材料在一定波長是透明的，紅外能量會穿透這些材料，對這種材料應選擇特殊的波長。如測量玻璃內部溫度選用10μm、2.2μm和3.9μm(被測玻璃要很厚，否則會透過)波長；測量玻璃內部溫度選用5.0μm波長；測低區區選用8-14μm波長為宜；再如測量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm波長，聚醋類選用4.3μm或7.9μm波長。厚度超過0.4mm選用8-14μm波長；又如測火焰中的C02用窄帶4.24-4.3μm波長，測火焰中的C0用窄帶4.64μm波長，測量火焰中的N02用4.47μm波長。

響應時間表示紅外溫度感測器對被測溫度變化的反應速度，定義為到達最後讀數的95%能量所需要時間，它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統的時間常數有關。新型紅外溫度感測器響應時間可達1ms。這要比接觸式測溫方法，快得多。如果目標的運動速度很快或測量快速加熱的目標時，要選用快速響應紅外溫度感測器，否則達不到足夠的信號響應，會降低測量精度。然而，並不是所有應用都要求快速響應的紅外溫度感測器。對於靜止的或目標熱過程存在熱慣性時，測溫儀的響應時間就可以放寬要求了。因此，紅外溫度感測器響應時間的選擇要和被測目標的情況相適應。

測量離散過程(如零件生產)和連續過程不同，要求紅外溫度感測器有信號處理功能(如峰值保持、谷值保持、平均值)。如測溫傳送帶上的玻璃時，就要用峰值保持，其溫度的輸出信號傳送至控制器內。

溫度感測器所處的環境條件對測量結果有很大影響，應加以考慮、並適當解決，否則會影響測溫精度甚至引起測溫儀的損壞。當環境溫度過高、存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下，可選用廠商提供的保護套、水冷卻、空氣冷卻系統、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環境影響並保護測溫儀，實現準確測溫。在確定附件時，應儘可能要求標準化服務，以降低安裝成本。調查煙霧、灰塵或其他顆粒降低測量能量信號，雙色溫度感測器是最佳選擇。在雜訊、電磁場、震動或難以接近環境條件下，或其他惡劣條件下，光纖雙色溫度感測器是最佳選擇。

和測量重量、溫度一樣，選擇濕度感測器首先要確定測量範圍。除了氣象、科研部門外，搞高溫濕度測控的一般不需要全濕程(0-100%RH)測量。在當今的信息時代，感測器技術與計算機技術、自動控制技術緊密結合著。測量的目的在於控制，測量範圍與控制範圍合稱使用範圍。當然，對不需要搞測控系統的應用者來說，直接選擇通用型濕度儀就可以了。

和測量範圍一樣，測量精度同是感測器最重要的指標。每提高—個百分點．對感測器來說就是上一個台階，甚至是上一個檔次。因為要達到不同的精度，其製造成本相差很大，售價也相差甚遠。例如進口的1隻廉價的濕度感測器只有幾美元，而1隻供標定用的全濕程濕度感測器要幾百美元，相差近百倍。所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。

生產廠商往往是分段給出其濕度感測器的精度的。如中、低濕段(0一80%RH)為±2%RH，而高濕段(80—100%RH)為±4%RH。而且此精度是在某一指定溫度下(如25℃)的值。如在不同溫度下使用濕度感測器．其示值還要考慮溫度漂移的影響。眾所周知，相對濕度是溫度的函數，溫度嚴重地影響著指定空間內的相對濕度。溫度每變化0.1℃。將產生0.5%RH的濕度變化(誤差)。使用場合如果難以做到恆溫，則提出過高的測濕精度是不合適的。因為濕度隨著溫度的變化也飄忽不定的話，奢談測濕精度將失去實際意義。所以控濕首先要控好溫，這就是大量應用的往往是溫濕度—體化感測器而不單純是濕度感測器的緣故。

多數情況下，如果沒有精確的控溫手段，或者被測空間是非密封的，±5%RH的精度就足夠了。對於要求精確控制恆溫、恆濕的局部空間，或者需要隨時跟蹤記錄濕度變化的場合，再選用±3%RH

以上精度的濕度感測器。與此相對應的溫度感測器．其測溫精度須足±0.3℃以上，起碼是±0.5℃的。而精度高於±2%RH的要求恐怕連校準感測器的標準濕度發生器也難以做到，更何況感測器自身了。國家標準物質研究中心濕度室的文章認為：“相對濕度測量儀錶，即使在20—25℃下，要達到2%RH的準確度仍是很困難的。”

介紹濕敏元件的特性，重點闡述集成濕度感測器、單片智能化濕度/溫度感測器的性能特點及產品分類，最後給出集成濕度感測器典型產品的技術指標。

在工農業生產、氣象、環保、國防、科研、航天等部門，經常需要對環境濕度進行測量及控制。但在常規的環境參數中，濕度是最難準確測量的一個參數。用乾濕球濕度計或毛髮濕度計來測量濕度的方法，早已無法滿足現代科技發展的需要。這是因為測量濕度要比測量溫度複雜的多，溫度是個獨立的被測量，而濕度卻受其他因素（大氣壓強、溫度）的影響。此外，濕度的標準也是一個難題。國外生產的濕度標定設備價格十分昂貴。

近年來，國內外在濕度感測器研發領域取得了長足進步。濕敏感測器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數檢測的方向迅速發展，為開發新一代濕度/溫度測控系統創造了有利條件，也將濕度測量技術提高到新的水平。

濕敏元件是最簡單的濕度感測器。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類。

濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料製成的膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發生變化，利用這一特性即可測量濕度。濕敏電阻的種類很多，例如金屬氧化鐵濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優點是靈敏度高，主要缺點是線性度和產品的互換性差。

濕敏電容一般是用高分子薄膜電容製成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚醯亞胺、醋酸醋酸纖維等。濕敏電容的主要優點是靈敏度高、產品互換性好、響應速度快、濕度的滯后量小、便於製造、容易實現小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。國外生產濕敏電容的主廠家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司生產的SH1100型濕敏電容為例，其測量範圍是（1%～99%）RH，在55%RH時的電容量為180pF（典型值）。當相對濕度從0變化到100%時，電容量的變化範圍是163pF～202pF。溫度係數為0.04pF/℃，濕度滯后量為±1.5%，響應時間為5s。

除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質離子型濕敏元件、重量型濕敏元件（利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率）、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。