溫濕度傳感器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

蘇枳赫*

（桂林電子科技大學建筑與交通工程學院，廣西桂林，541004）

引言

工作或生活場所所處的局部氣候條件一直以來都直接或間接的影響人的情緒[1]，其中溫度和濕度對人的影響程度最大。伴隨著社會的進步和發(fā)展，人們的生活水平逐漸的提升，對實用性能高和物美價廉的溫濕度監(jiān)督檢測裝置產(chǎn)生了需要，促進了社會對溫濕度監(jiān)督檢測裝置的研究和不斷探索。本文主要講述了目前人們對溫濕度傳感器的研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢。

1 濕度傳感器的研究現(xiàn)狀

1.1 濕度傳感器的發(fā)展歷程

進入21世紀尤其是我國加入WTO以后，很多物品都將面對著巨大的挑戰(zhàn)，優(yōu)勝劣汰。各行各業(yè)尤其是一些傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，他們都緊急迫切的需要一些先進技術和自身原有技術相結合，來提升自己以便在競爭如此激烈的社會找到自己的一席之地。隨著社會的進步和發(fā)展,許多有見解的農(nóng)民也意識到要擺脫落后的生產(chǎn)技術，使用現(xiàn)代科學技術與農(nóng)業(yè)相結合優(yōu)化自身，以便對抗目前進口農(nóng)產(chǎn)品帶來的挑戰(zhàn)。全國各地的農(nóng)民已經(jīng)學會了建大棚，生產(chǎn)不是當季節(jié)應該種植的產(chǎn)品，減少了氣候條件對產(chǎn)品種植的影響。正所謂有了需求便有了進步。我們國家現(xiàn)已經(jīng)從國外引進了很多先進技術，自動化程度相對于國內(nèi)程度較高，還學習吸收國外對相關溫濕度監(jiān)督檢測技術的研究，不斷深入探索。此外農(nóng)產(chǎn)品的大量儲備，也對溫濕度監(jiān)督檢測技術提出了要求。

現(xiàn)在有很多濕敏元件性能還不夠完善，能適應的應用環(huán)境還不是很多。濕敏元件主要分為電阻式和電容式兩大類[2]。其中電阻式濕度傳感器在濕度監(jiān)控測量領域應用是最為廣泛。[3]

1.2 濕度監(jiān)測常用的傳感器

HIH3605/3610是一種線性電壓輸出式集成濕度傳感器，可以通過輸出的伏特級電壓信號來反映出相對濕度，反應速度靈敏。

HF3223是一種線性頻率輸出式集成濕度傳感器，通過改變輸出頻率來顯示出相對濕度的變化。

SHT11、SHT15既可以準確測量相對濕度又可以測量出溫度、露點。適用于多種類型的單片機，在溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中應用十分廣泛。

DHT11是一種溫濕度復合式傳感器，既可以測量溫度又可以測量濕度，是數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術結合的產(chǎn)物。其通過將模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號來進行傳輸。該傳感器具有較高的穩(wěn)定性。

2 溫度傳感器領域的研究現(xiàn)狀

2.1 溫度傳感器領域取得的成果

對于溫度大小的測量，目前國內(nèi)外許多國家都取得了顯著的成果,并且溫度傳感器的使用位居所有傳感器的首位，在醫(yī)學、建筑、化學工業(yè)、重工業(yè)、海洋、氣象、防災、交通等領域都得到了廣泛的應用。美國研制出電阻溫度計25歐標準鉑電阻溫度計,電橋分辨率為0.00002℃。我國生產(chǎn)的石英溫度傳感器分辨率略低于美國。中國航天工業(yè)總公司702制備出的5901，響應時間達到了甚至小于0.013s。NTC、熱電偶可以在高于15000℃的情況下使用。[4-5]

2.2 溫度監(jiān)測常用的傳感器

DS18B20是一種在封裝后可以根據(jù)其所需應用的場合環(huán)境的不同來改變自身外觀外形的溫度監(jiān)測傳感器，使用操作方便，封裝方式多樣化、體積小、自身結實耐用等，這些優(yōu)點使它適用于各種各樣的狹小空間的設備數(shù)字監(jiān)測和控制。

日本研究制作出了低溫溫度計，可以在產(chǎn)生超導轉(zhuǎn)移的特定溫度下進行自我修正，極大的減小了誤差，提高靈敏度。輻射式溫度測量計是一種不需要接觸就可以測量溫度大小的傳感器，可以根據(jù)物體在不同溫度情況下輻射出的能量大小的不同，來監(jiān)測溫度，但在低溫測量下仍存在著弊端，所以輻射式溫度測量計在低溫環(huán)境下應用也相對較少一些。

俄羅斯制作出一種原理為聲速在不同溫度下通過氣體的速度不同來反映出溫度大小的電聲氣體溫度計。

3 溫濕度傳感器的發(fā)展方向

近年來，隨著社會的進步、科技的不斷發(fā)展，很多移動設備內(nèi)置的微機電系統(tǒng)所占的比例也越來越大，對傳感器的需求在逐漸增大，對傳感器的要求也在逐漸提高。

盛斯銳公司是一家總部位于瑞士的研制傳感器的公司。每年傳感器的出貨量已經(jīng)超過了幾千萬片，全球業(yè)務每年都在大幅增長。他們公司早在2009年就已經(jīng)推出了SHT21，SHT21是當時在世界上最小的數(shù)字濕度與溫度傳感器，引起了廣泛關注，對于傳感器的研制一直處于世界領先地位。研制的傳感器在中國市場主要應用于消費類電子產(chǎn)品領域，如安防監(jiān)控，節(jié)能環(huán)保家電等。產(chǎn)品一直都很人性化，舒適度是重點考慮的元素之一。八年前進入中國市場，他們一直在研制推廣溫濕度傳感器，通過宣傳手段讓用戶不再只關注溫度大小對舒適度的影響，讓用戶明白舒適感是由溫度和濕度結合一起來控制的。

溫濕度傳感器是電子技術和物理化學原理相結合的產(chǎn)物，主要由硬件與標定兩個因素控制，標定一般來說只有在出貨量大，可以產(chǎn)生大規(guī)模數(shù)據(jù)來方便進行測試，從而保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性和精確度，但是有很多小型的廠商，由于產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量較少，所以相對來說，產(chǎn)品的穩(wěn)定性和精確度也當然相對較差一些了。

溫濕度傳感器作為一種復合式產(chǎn)品，主要分為兩大類，電阻式和電容式，電容式比電阻式精確度較高，感應速度也較快，但是在水分的侵蝕下容易氧化，這個問題在研究克服。

目前我們新的發(fā)展方向：一如何將溫濕度傳感器和手機相結合，二 市場銷售方面如何將溫濕度傳感器提供的溫濕度參數(shù)成為手機用戶的有利信息。現(xiàn)在總部位于瑞士的深圳盛斯銳公司的總經(jīng)理Paul Chia也走訪了國內(nèi)外很多家大型企業(yè)公司準備合作，增加Windows8、Android4.0來對溫濕度傳感器進行API支持，同時在此基礎上也會努力開發(fā)出大量的應用軟件，當然以后也會更加完善，以增加消費者對于與溫濕度傳感器結合類手機的購買興趣。當然針對于市場需求我們也會努力降低成本，爭取做到物美價廉。

4 結束語

現(xiàn)在針對于濕度溫度大小的測量方式有很多,現(xiàn)在的技術水平在一些正常情況下進行監(jiān)督測量都基本沒有問題，但是在一些特殊環(huán)境下，比如溫度過高或過低、水中測量、高腐蝕環(huán)境中測量、生物體內(nèi)溫濕度、大空間濕度分布、在電磁干擾條件下溫濕度的測量，我們?nèi)栽跍y量方面存在著一些問題，結果仍會存在著些許誤差，我們想要獲得準確可靠的結果，需要對被測環(huán)境進行考察了解，并熟悉各種材質(zhì)的溫濕度傳感器所適合的測量環(huán)境以及各種測量方法的好處和特點。當然，與此同時，還要不斷努力探索研究出新的應用范圍更加廣泛，更加完善的溫濕度傳感器。

[1] 郭伏, 錢省三. 人因工程學[M]. 北京：機械工業(yè)出版社, 2007.

[2] 周永麗,CMOS兼容的MEMS濕度傳感器研究,2013.

[3] 沈敏，食用菌工廠菇房內(nèi)環(huán)境的模擬驗證與優(yōu)化研究，2016.

[4] 金敏，多通道溫濕度采集系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)，貴陽學院學報：自然科學版，2012.

[5] 蔡立晶，李文勇，簡單穩(wěn)定多路溫濕度巡檢系統(tǒng)設計，黑龍江八一農(nóng)墾大學學報，2013.