湿敏电容传感器

电容器的电容量与构成电容器的两个极板的形状、大小、相对位置和电介质的介电常数有关。将被测物理量的变化转换为电容的变化，就形成了电容式传感器。

2.1湿敏电容传感器的类型

湿敏电容传感器的结构简单，灵敏度高，可以进行无接触式测量。根据湿敏电容传感器的工作原理不同可以将其分为间隙式、变面积式、变介电质常数式3大类。其中，变介电质常数式湿敏电容传感器应用较多。

2.2　湿敏电容传感器的结构特点

变介电质常数式湿敏传感器的工作原理是：当在电容器两个极板之间充以不同的介质时，电容量的大小将有所不同。用这种传感器检测液位、料位及两种不同介质的分界面时比较方便，而且对导电介质与非导电介质均适应。

高分子薄膜湿敏电容传感器通常采用多孔性氧化铝（Al2O3）或高分子吸湿膜作为吸湿性介质，制成多孔性氧化铝电容湿敏传感器和高分子薄膜电容湿敏传感器。

如图7.4（a）所示是高分子薄膜电容湿度传感器结构示意图，两个梳状金质电极分别通过高分子薄膜作为介质，与多孔性金质电极形成电容器C1与C2，且等效电容C由C1与C2两电容串联而成，如图7.4（b）所示。

高分子薄膜湿敏电容传感器受温度影响很小，响应时间短，稳定性好，故得到了广泛应用。

湿敏电容传感器是用有机高分子膜作介质的一种小型电容器。有机高分子膜即高分子湿敏电容是有感湿特性的电解质，其介电常数随相对湿度变化而变化。湿敏电容传感器主要由湿敏电容和转换电路两部分组成。湿敏电容的结构如图7.4所示。它由上电极、湿敏材料即高分子薄膜、下电极、玻璃底衬几部分组成。

湿敏电容传感器上电极是一层多孔膜，能透过水汽，下电极为一对电极，引线由下电极引出，基板是玻璃。整个传感器由两个小电容器串联组成。湿敏材料是一种高分子聚合物，它的介电常数随着环境的相对湿度变化而变化。当环境湿度发生变化时，湿敏元件的电容量随之发生改变，即当相对湿度增大时，湿敏电容量随之增大，反之减小。电容量通常在48～56pF。传感器的转换电路把湿敏电容变化量转换成电压量变化，对应于湿度0～100%RH的变化，传感器的输出呈0～1V的线性变化。由此，可以通过湿敏电容湿度传感器测得相对湿度。

图7.4　湿敏电容传感器的结构