一、分类介绍

1、氯化锂湿度传感器

（1）电阻式氯化锂湿度计

第一个基于电阻-湿度特性原理的氯化锂电湿敏元件是美国标准局的F.W.Dunmore研制出来的。这种元件具有较高的精度，同时结构简单、价廉，适用于常温常湿的测控等一系列优点。

氯化锂元件的测量范围与湿敏层的氯化锂浓度及其它成分有关。单个元件的有效感湿范围一般在20%RH 以内。例如0.05%的浓度对应的感湿范围约为（80～100）%RH ，0.2%的浓度对应范围是（60～80）%RH 等。由此可见，要测量较宽的湿度范围时，必须把不同浓度的元件组合在一起使用。可用于全量程测量的湿度计组合的元件数一般为5个，采用元件组合法的氯化锂湿度计可测范围通常为（15～100）%RH，国外有些产品声称其测量范围可达（2 ～100）%RH 。

（2）露点式氯化锂湿度计

露点式氯化锂湿度计是由美国的 Forboro 公司首先研制出来的，其后我国和许多国家都做了大量的研究工作。这种湿度计和上述电阻式氯化锂湿度计形式相似，但工作原理却完全不同。简而言之，它是利用氯化锂饱和水溶液的饱和水汽压随温度变化而进行工作的。

2、碳湿敏元件

碳湿敏元件是美国的 E.K.Carver 和 C.W.Breasefield 于1942年首先提出来的，与常用的毛发、肠衣和氯化锂等探空元件相比，碳湿敏元件具有响应速度快、重复性好、无冲蚀效应和滞后环窄等优点，因之令人瞩目。我国气象部门于70年代初开展碳湿敏元件的研制，并取得了积极的成果，其测量不确定度不超过±5%RH ，时间常数在正温时为2～3s，滞差一般在7%左右，比阻稳定性亦较好。

3、氧化铝湿度计

氧化铝传感器的突出优点是，体积可以非常小（例如用于探空仪的湿敏元件仅90μm厚、12mg重），灵敏度高（测量下限达-110℃露点），响应速度快（一般在 0.3s 到 3s 之间），测量信号直接以电参量的形式输出，大大简化了数据处理程序，等等。另外，它还适用于测量液体中的水分。如上特点正是工业和气象中的某些测量领域所希望的。因此它被认为是进行高空大气探测可供选择的几种合乎要求的传感器之一。也正是因为这些特点使人们对这种方法产生浓厚的兴趣。然而，遗憾的是尽管许多国家的专业人员为改进传感器的性能进行了不懈的努力，但是在探索生产质量稳定的产品的工艺条件，以及提高性能稳定性等与实用有关的重要问题.

4、陶瓷湿度传感器

在湿度测量领域中，对于低湿和高湿及其在低温和高温条件下的测量，到目前为止仍然是一个薄弱环节，而其中又以高温条件下的湿度测量技术最为落后。以往，通风干湿球湿度计几乎是在这个温度条件下可以使用的唯一方法，而该法在实际使用中亦存在种种问题，无法令人满意。另一方面，科学技术的进展，要求在高温下测量湿度的场合越来越多，例如水泥、金属冶炼、食品加工等涉及工艺条件和质量控制的许多工业过程的湿度测量与控制。

二、封装方法

湿度传感器由于其工作原理的限制，必须采取非密封封装形式，即要求封装管壳留有和外界连通的接触孔或者接触窗，让湿敏芯片感湿部分和空气中的湿汽能够很好的接触。同时，为了防止湿敏芯片被空气中的灰尘或杂质污染，需要采取一些保护措施。目前，主要手段是使用金属防尘罩或者聚合物多孔膜进行保护。下面介绍几种湿度传感器的不同封装形式。

1.晶体管外壳(TO)封装

目前，用TO型封装技术封装湿敏元件是一种比较常见的方法。TO型封装技术有金属封装和塑料封装两种。金属封装先将湿敏芯片固定在外壳底座的中心，可以采用环氧树脂粘接固化法;然后在湿敏芯片的焊区与接线柱用热压焊机或者超声焊机将Au丝或其他金属丝连接起来;最后将管帽套在底座周围的凸缘上，利用电阻熔焊法或环形平行焊法将管帽与底座边缘焊牢。金属管帽的顶端或者侧面开有小孔或小窗，以便湿敏芯片和空气能够接触。根据不同湿敏芯片和性能要求，可以考虑加一层金属防尘罩，以延长湿度传感器的使用寿命。

2.单列直插封装(SIP)封装

单列直插封装(SIP)也常用来封装湿度传感器。湿敏芯片的输出引脚数一般只有数个，因而可以将基板上的I/O引脚引向一边，用镀Ni、镀Ag或者镀Pb-Sn的“卡式”引线(基材多为Kovar合金)卡在基板的I/O焊区上，将卡式引线浸入熔化的Pb-Sn槽中进行再流焊，将焊点焊牢。根据需要，卡式引线的节距有2.54mm和1.27mm两种，平时引线均连成带状，焊接后再剪成单个卡式引线。通常还要对组装好元器件的基板进行涂覆保护，最简单的是浸渍一层环氧树脂，然后固化。最后塑封保护，整修毛刺，完成封装。

3.小外形封装(SOP)

小外形封装(SOP)法是另一种封装湿度传感器的方法。SOP是从双列直插封装(DIP)变形发展而来的，它将DIP的直插引脚向外弯曲成90°，变成了适于表面组装技术(SMT)的封装。SOP基本全部是塑料封装，其封装工艺为:先将湿敏芯片用导电胶或环氧树脂粘接在引线框架上，经树脂固化，使湿敏芯片固定，再将湿敏芯片上的焊区与引线框架引脚的键合区用引线键合法连接。然后放入塑料模具中进行膜塑封装，出模后经切筋整修，去除塑封毛刺，对框架外引脚打弯成型。塑料外壳表面开有与空气接触的小窗，并贴上空气过滤薄膜，阻挡灰尘等杂质，从而保护湿敏芯片。相较于TO和SIP两种封装形式，SOP封装外形尺寸要小的多，重量比较轻。SOP封装的湿度传感器长期稳定性很好，漂移小，成本低，容易使用。同时适合SMT，是一种比较优良的封装方法。

4.其它封装形式

外部支撑框架是由高分子化合物形成，用预先设计的模子浇铸而成，其设计充分考虑了空间结构，保证湿敏芯片和空气能充分接触。湿敏芯片沿着滑道直接插入外框架，然后固定。从外框架另一端插入外引线，与湿敏芯片的焊区相接(也可以悬空)，然后用导电胶热固法将湿敏芯片和外引线连接起来。最后，外框架的正反两面都贴上空气过滤薄膜。过滤薄膜由聚四氟乙烯制成的多孔膜，能够允许空气渗透进入传感器而能阻挡灰尘和水滴。

这种湿度传感器的封装有别于传统的湿度传感器封装，它不采用传统的引线键合的方法连接外引线和湿敏芯片，而是直接将湿敏芯片外引线连接，从而避免了因为内引线的原因而导致的失效问题。同时，它的封装体积较小，传感器性能稳定，能够长时间工作。不过和它对外框架制作要求较高，工艺相对比较复杂。

5.湿度传感器和其它传感器混合封装

很多时候，湿度传感器并不是单独封装的，而是和温度传感器、风速传感器或压力传感器等其它传感器以及后端处理电路集成混合封装，以满足相应的功能需求。其封装工艺为:先将湿敏芯片用导电胶或环氧树脂粘接在基板上，经树脂固化，使湿敏芯片固定。再将湿敏芯片上的焊区与基板键合区用引线键合法连接。然后封盖外壳(材料可选择水晶聚合物)。外壳的表面开有与空气接触的小窗，使湿度敏感元件和温度敏感元件芯片和空气充分接触，而其他部分与空气隔离，密封保护。小窗贴有空气过滤薄膜，以防止杂质的沾污。

三、注意事项

1.湿度传感器是非密封性的，为保护测量的准确度和稳定性，应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。也避免在粉尘较大的环境中使用。为正确反映欲测空间的湿度，还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处。如果被测的房间太大，就应放置多个传感器。

2.有的湿度传感器对供电电源要求比较高，否则将影响测量精度．或者传感器之间相互干扰，甚至无法工作。使用时应要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。

3.传感器需要进行远距离信号传输时，要注意信号的衰减问题。当传输距离超过200m以上时，建议选用频率输出信号的湿度传感器。

4.由于湿敏元件都存在一定的分散性，无论进口或国产的传感器都需逐支调试标定。大多数在更换湿敏元件后需要重新调试标定，对于测量精度比较高的湿度传感器尤其重要。

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