湿度传感器在自动气象站中的应用

　　目前地面遥测自动气象站使用的湿度传感器均采用HMP一SD型一体化温湿度传感器，如图1所示。

　　该传感器湿度感应元件为湿敏电容，具有较强的防电磁干扰能力。由于接入地面气象自动观测系统的测湿元件多数选用湿敏电容，其次是氯化铿和干湿表，其中有发展前途的是露点湿度传感器，如饱和氯化铿传感器和镜面露点传感器。

　　湿敏电容的最大问题是:在高湿条件下运行过久，导致元件吸水而对低湿条件显现瘫痪效应。

　　高分子有机膜湿敏电容是由芬兰vaisala公司首先研制成功的，它体积小，响应快，目前的测量准确度在O℃以上达到3%RH~5%RH，在O℃以下为5%RH一8%RH，且调整方便，便于批量生产，已在世界上广泛应用于探空仪和地面气象自动观测系统中。

　　测湿元件选用湿敏电容的产品主要有PhiliPsComponents、Honeywell的HIH一3605系列、法国HD的HF3223系列、HM1500系列、HSll00系列、JLC的HC1000系列，还有国产北京宝力马传感技术有限公司的5108型湿敏电容，等等。

　　1结构原理

　　在一个有机玻璃或玻璃片上首先用扩散法制做两个金电极，然后涂上有机膜作为介质，形成一个电容器件。感湿膜厚度仅0.5一lmm，其厚度直接关系到测湿特性;太薄会使表面与底部的电极短路，太厚则使时间常数增大，以至完全不能感湿。基片厚约05mm，长、宽约5~，电极引线很短、极薄，难于焊接，因此两根引线都从基片上引出，形成两个电容串联的形式。

　　当外界相对湿度变化时，感湿膜能吸附和释放水汽分子，引起其介电常数发生变伙，从元件电容量改变。利用电容量与相对湿度的函数关系即可测量湿度。

　　一般该校准曲线对应的校准方程为:

　　2测量电路

　　湿敏电容对于相对湿度的变量很小，相对湿度变化roo%时，其电容变量约10-50PF左右，一般需接在高频振荡电路中才能获得具有一定湿度分辨率的输出量。

　　一般需接在高频振荡电路中才能获得具有一定湿度分辨率的输出量。一般地面遥测气象仪温湿度传感器湿敏电容对应0一100%RH的变化经转换电路转换为0一IV的电压输出，灵敏度10mV/1%。

　　3主要误差来源

　　迟滞误差:常温条件下，湿敏电容的动态响应较迅速，时间常数在305左右。但是，饱和水汽压随温度的变化呈指数关系，低温时，即使相对湿度达到了100%，空气中的水汽压也很小。因此，在低温条件下吸附式测湿元件较难达到与空气湿度的平衡，迟滞误差呈明显增大的趋势，温度较高时则迟滞误差较小，常温下迟滞误差约为1叹户2%RH，低温下迟滞误差有时可能高达20%RH。一般情况下湿敏电容的迟滞误差在相同的温度下有较大的分散性，而大多数湿敏电容的迟滞误差随温度的降低明显增大。