第三章_電阻式傳感器第3章電阻式傳感器

3.1電阻應變片式傳感器3.2氣敏電阻傳感器3.3濕敏電阻傳感器第三章_電阻式傳感器3.1應變片工作原理應變物體在外部壓力或拉力作用下發生形變的現象彈性應變當外力去除后，物體能夠完全恢復其尺寸和形狀的應變彈性元件具有彈性應變特性的物體第三章_電阻式傳感器應變式傳感器是利用電阻應變片將應變轉換為電阻變化的傳感器工作原理：

當被測物理量作用于彈性元件上，彈性元件在力、力矩或壓力等的作用下發生變形，產生相應的應變或位移，然后傳遞給與之相連的應變片，引起應變片的電阻值變化，通過測量電路變成電量輸出。輸出的電量大小反映被測量的大小。結構：應變式傳感器由彈性元件上粘貼電阻應變片構成應用：廣泛用于力、力矩、壓力、加速度、重量等參數的測量第三章_電阻式傳感器3.1.1應變效應電阻應變片的工作原理是基于應變效應即導體或半導體材料在外界力的作用下產生機械變形時，其電阻值相應發生變化，這種現象稱為“應變效應”。

第三章_電阻式傳感器一根金屬電阻絲，在其未受力時，原始電阻值為：

第三章_電阻式傳感器

當電阻絲受到拉力F作用時，將伸長Δl，橫截面積相應減小ΔA，電阻率因材料晶格發生變形等因素影響而改變了Δρ，從而引起電阻值變化量為

：式中：dL/L——長度相對變化量，用應變ε表示為

電阻相對變化量：第三章_電阻式傳感器dA/A——圓形電阻絲的截面積相對變化量，設r為電阻絲的半徑，微分后可得dA=2πrdr，則：材料力學：在彈性范圍內，金屬絲受拉力時，沿軸向伸長，沿徑向縮短，軸向應變和徑向應變的關系可表示為：μ為電阻絲材料的泊松比，負號表示應變方向相反。

第三章_電阻式傳感器推得：

定義：電阻絲的靈敏系數（物理意義）：單位應變所引起的電阻相對變化量。其表達式為第三章_電阻式傳感器靈敏度系數K受兩個因素影響一是應變片受力后材料幾何尺寸的變化，即1+2μ二是應變片受力后材料的電阻率發生的變化，即（?ρ/ρ）/ε。對金屬材料：1+2μ＞＞(?

ρ/ρ)/ε對半導體材料：(?

ρ/ρ)/ε＞＞1+2μ大量實驗證明，在電阻絲拉伸極限內，電阻的相對變化與應變成正比，即K為常數。

第三章_電阻式傳感器3.1.2電阻應變片種類常用的電阻應變片有兩種：金屬電阻應變片半導體應變片第三章_電阻式傳感器金屬電阻應變片第三章_電阻式傳感器半導體應變片第三章_電阻式傳感器分析：當半導體應變片受軸向力作用時半導體應變片的電阻率相對變化量與所受的應變力有關：式中：π——半導體材料的壓阻系數;

σ——半導體材料的所受應變力;

E——半導體材料的彈性模量;

ε——半導體材料的應變。

第三章_電阻式傳感器因此：實驗證明，πE比1+2μ大上百倍，所以1+2μ可以忽略，因而半導體應變片的靈敏系數為：

第三章_電阻式傳感器

測量原理：在外力作用下，被測對象產生微小機械變形，應變片隨著發生相同的變化，同時應變片電阻值也發生相應變化。當測得應變片電阻值變化量為ΔR時，便可得到被測對象的應變值，根據應力與應變的關系，得到應力值σ為：σ=E·ε

第三章_電阻式傳感器3.1.3應變片的溫度誤差及補償應變片的溫度誤差由于測量現場環境溫度的改變而給測量帶來的附加誤差，稱為應變片的溫度誤差。產生應變片溫度誤差的主要因素有下述兩個方面。

1)電阻溫度系數的影響敏感柵的電阻絲阻值隨溫度變化的關系可用下式表示：

Rt=R0(1+α0Δt)

第三章_電阻式傳感器式中:Rt——溫度為t時的電阻值；

R0——溫度為t0時的電阻值；α0——溫度為t0時金屬絲的電阻溫度系數；Δt——溫度變化值，Δt=t-t0。當溫度變化Δt時，電阻絲電阻的變化值為：

ΔRα=Rt-R0=R0α0Δt

第三章_電阻式傳感器2)試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數的影響當試件與電阻絲材料的線膨脹系數相同時：環境溫度變化不會產生附加變形。當試件與電阻絲材料的線膨脹系數不同時：環境溫度變化，電阻絲會產生附加變形，從而產生附加電阻變化。設電阻絲和試件在溫度為0℃時的長度均為l0,它們的線膨脹系數分別為βs和βg，若兩者不粘貼，則它們的長度分別為：

ls=l0(1+βsΔt)lg=l0(1+βgΔt)

第三章_電阻式傳感器

當兩者粘貼在一起時，電阻絲產生的附加變形Δl、附加應變εβ和附加電阻變化ΔRβ分別為：

第三章_電阻式傳感器由于溫度變化而引起的應變片總電阻相對變化量為

結論：因環境溫度變化而引起的附加電阻的相對變化量，除了與環境溫度有關外，還與應變片自身的性能參數（K0,α0,βs）以及被測試件線膨脹系數βg有關。

第三章_電阻式傳感器3.2.2電阻應變片的溫度補償方法電阻應變片的溫度補償方法通常有線路補償和應變片自補償兩大類。

電橋補償是最常用且效果較好的電阻片溫度誤差補償方法。

第三章_電阻式傳感器電橋補償法第三章_電阻式傳感器電路分析g為由橋臂電阻和電源電壓決定的常數。由上式可知，當R3和R4為常數時，R1和R2對電橋輸出電壓Uo的作用方向相反。利用這一基本關系可實現對溫度的補償。第三章_電阻式傳感器

測量方法：當被測試件不承受應變時：R1和R2又處于同一環境溫度為t的溫度場中，調整電橋參數使之達到平衡，此時有：工程上，一般按R1=R2=R3=R4

選取橋臂電阻。

第三章_電阻式傳感器溫度補償的實現：當溫度升高或降低Δt=t-t0時，兩個應變片因溫度而引起的電阻變化量相等，電橋仍處于平衡狀態，即：

應變的測量：被測試件有應變ε的作用，則工作應變片電阻R1又有新的增量ΔR’1=R1Kε，而補償片因不承受應變，故不產生新的增量，此時電橋輸出電壓為：可見：電橋的輸出電壓Uo僅與被測試件的應變ε有關，而與環境溫度無關。第三章_電阻式傳感器

注意補償條件：

①在應變片工作過程中，保證R3=R4。②R1和R2兩個應變片應具有相同的電阻溫度系數α、線膨脹系數β、應變靈敏度系數K和初始電阻值R0。③粘貼補償片的補償塊材料和粘貼工作片的被測試件材料必須一樣，兩者線膨脹系數相同。④兩應變片應處于同一溫度場。

第三章_電阻式傳感器3.3測量電路

3.3.1直流電橋

1.直流電橋平衡條件圖3.5直流電橋

當RL→∞時，電橋輸出電壓為：

第三章_電阻式傳感器當電橋平衡時，Uo=0，則有：

R1R4=R2R3或：

電橋平衡條件：欲使電橋平衡，其相鄰兩臂電阻的比值應相等，或相對兩臂電阻的乘積應相等。電橋平衡條件第三章_電阻式傳感器2.電壓靈敏度應變片工作時：電阻值變化很小，電橋相應輸出電壓也很小，一般需要加入放大器進行放大。由于放大器的輸入阻抗比橋路輸出阻抗高很多，所以此時仍視電橋為開路情況。

當受應變時：若應變片電阻變化為ΔR，其它橋臂固定不變，電橋輸出電壓Uo≠0，則電橋不平衡，輸出電壓為第三章_電阻式傳感器第三章_電阻式傳感器

設橋臂比n=R2/R1，由于ΔR1<<R1，分母中ΔR1/R1可忽略，并考慮到平衡條件R2/R1=R4/R3，則上式可寫為：

電橋電壓靈敏度定義為：第三章_電阻式傳感器

分析：

①電橋電壓靈敏度正比于電橋供電電壓，供電電壓越高，電橋電壓靈敏度越高，但供電電壓的提高受到應變片允許功耗的限制，所以要作適當選擇；②電橋電壓靈敏度是橋臂電阻比值n的函數，恰當地選擇橋臂比n的值，保證電橋具有較高的電壓靈敏度。

？當E值確定后，n取何值時才能使KU最高？第三章_電阻式傳感器分析：思路：dKU/dn=0求KU的最大值

求得n=1時，KU為最大值。即在供橋電壓確定后，當R1=R2=R3=R4時，電橋電壓靈敏度最高，此時有：

結論：當電源電壓E和電阻相對變化量ΔR1/R1一定時，電橋的輸出電壓及其靈敏度也是定值，且與各橋臂電阻阻值大小無關。

第三章_電阻式傳感器3.非線性誤差及其補償方法

與ΔR1/R1的關系是非線性的，非線性誤差為

理想情況（略去分母中的ΔR1/R1項）：實際情況（保留分母中的ΔR1/R1項）：第三章_電阻式傳感器如果橋臂比n=1，則：例如：對于一般應變片：所受應變ε通常在5000μ以下，若取KU=2，則ΔR1/R1=KUε=0.01，計算得非線性誤差為0.5%；若KU=130，ε=1000μ時，ΔR1/R1=0.130，則得到非線性誤差為6%，故當非線性誤差不能滿足測量要求時，必須予以消除。

第三章_電阻式傳感器圖3.6差動電橋

減小和消除非線性誤差的方法第三章_電阻式傳感器半橋差動：在試件上安裝兩個工作應變片，一個受拉應變，一個受壓應變，接入電橋相鄰橋臂。該電橋輸出電壓為：

若ΔR1=ΔR2，R1=R2，R3=R4，則得：

可知：Uo與ΔR1/R1成線性關系，無非線性誤差，而且電橋電壓靈敏度KU=E/2，是單臂工作時的兩倍。第三章_電阻式傳感器

全橋差動：電橋四臂接入四片應變片，即兩個受拉應變，兩個受壓應變，將兩個應變符號相同的接入相對橋臂上。若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4，且R1=R2=R3=R4，則：

結論：全橋差動電路不僅沒有非線性誤差，而且電壓靈敏度為單片工作時的4倍。第三章_電阻式傳感器

3.3.2交流電橋引入原因：由于應變電橋輸出電壓很小，一般都要加放大器，而直流放大器易于產生零漂，因此應變電橋多采用交流電橋。由于供橋電源為交流電源，引線分布電容使得二橋臂應變片呈現復阻抗特性，即相當于兩只應變片各并聯了一個電容。第三章_電阻式傳感器圖3.7交流電橋

第三章_電阻式傳感器式中,C1、C2表示應變片引線分布電容。

每一橋臂上復阻抗分別為：第三章_電阻式傳感器交流電橋輸出：

電橋平衡條件：Uo=0，即：

Z1Z4=Z2Z3

整理可得：

第三章_電阻式傳感器變形為：

交流電橋的平衡條件（實部、虛部分別相等）：第三章_電阻式傳感器交流電橋平衡條件：第三章_電阻式傳感器

如果采用差動結構：當被測應力變化引起工作應用片阻值變化時，則電橋輸出為：第三章_電阻式傳感器3.4應變式傳感器的應用

應變片能將應變直接轉換成電阻的變化其他物理量（力、壓力、加速度等），需先將這些量轉換成應變－彈性元件應變式傳感器的組成：彈性元件、應變片、附件（補償元件、保護罩等）第三章_電阻式傳感器3.4.1應變式力傳感器被測物理量：荷重或力。主要用途：作為各種電子稱與材料試驗機的測力元件、發動機的推力測試、水壩壩體承載狀況監測等。力傳感器的彈性元件：柱式、筒式、環式、懸臂式等。第三章_電阻式傳感器圖3.9圓柱（筒）式力傳感器（a）柱式；（b）筒式；（c）圓柱面展開圖；（d）橋路連線圖

1.柱（筒）式力傳感器第三章_電阻式傳感器2.環式力傳感器第三章_電阻式傳感器

對R/h>5的小曲率圓環：A、B兩點的應變。

這樣，測出A、B處的應變，即可得到載荷F。

內貼取“一”

內貼取“＋”

式中：

h——圓環厚度；b——圓環寬度；E——材料彈性模量。第三章_電阻式傳感器

3.4.2應變式壓力傳感器

主要用來測量流動介質的動態或靜態壓力。應變片壓力傳感器大多采用膜片式或筒式彈性元件。在壓力p作用下，膜片產生徑向應變εr和切向應變εt，表達式分別為：第三章_電阻式傳感器膜片式壓力傳感器第三章_電阻式傳感器應變變化曲線的特點：當x=0時，εrmax=εtmax；當x=R時，εt=0，εr=－2εrmax。

特點的應用：一般在平膜片圓心處切向粘貼R1、R4兩個應變片，在邊緣處沿徑向粘貼R2、R3兩個應變片，然后接成全橋測量電路。避開位置。第三章_電阻式傳感器圖3.13應變片液體重量傳感器

3.4.3應變式容器內液體重量傳感器第三章_電阻式傳感器

感壓膜感受上面液體的壓力。當容器中溶液增多時，感壓膜感受的壓力就增大。將其上兩個傳感器Rt的電橋接成正向串接的雙電橋電路，此時輸出電壓為：式中,K1，K2為傳感器傳輸系數。

結論：電橋輸出電壓與柱式容器內感壓膜上面溶液的重量成線性關系，因此可以測量容器內儲存的溶液重量。

第三章_電阻式傳感器

化學傳感器

3.2氣敏傳感器3.3濕敏傳感器

化學傳感器：能將各種化學物質特性的變化定性或定量地轉化為電信號的傳感器氣體濃度離子濃度空氣濕度第三章_電阻式傳感器氣敏傳感器的定義：是能夠感知環境中某種氣體及其濃度的一種敏感器件，它將氣體種類及其濃度有關的信息轉換成電信號，根據這些電信號的強弱便可獲得與待測氣體在環境中存在情況有關的信息。

3.2氣敏傳感器

氣敏傳感器的基本概念及分類第三章_電阻式傳感器氣敏傳感器的性能要求：

對被測氣體具有較高的靈敏度對被測氣體以外的共存氣體或物質不敏感性能穩定，重復性好動態特性好，對檢測信號響應迅速使用壽命長制造成本低，使用與維護方便等第三章_電阻式傳感器氣敏傳感器的主要參數及特性靈敏度：對氣體的敏感程度響應時間：對被測氣體濃度的響應速度選擇性：指在多種氣體共存的條件下，氣敏元件區分氣體種類的能力穩定性：當被測氣體濃度不變時，若其他條件發生改變，在規定的時間內氣敏元件輸出特性保持不變的能力溫度特性：氣敏元件靈敏度隨溫度變化而變化的特性濕度特性：氣敏元件靈敏度隨環境濕度變化而變化的特性電源電壓特性：指氣敏元件靈敏度隨電源電壓變化而變化的特性時效性與互換性：反映元件氣敏特性穩定程度的時間，就是時效性；同一型號元件之間氣敏特性的一致性，反映了其互換性

第三章_電阻式傳感器氣敏傳感器的分類類型原理檢測對象特點半導體式

若氣體接觸到加熱的金屬氧化物(SnO2、Fe2O3、ZnO2等)，電阻值會增大或減小還原性氣體、城市排放氣體、丙烷氣等靈敏度高，構造與電路簡單，但輸出與氣體濃度不成比例接觸燃燒式

可燃性氣體接觸到氧氣就會燃燒，使得作為氣敏材料的鉑絲溫度升高，電阻值相應增大燃燒氣體輸出與氣體濃度成比例，但靈敏度較低化學反應式利用化學溶劑與氣體反應產生的電流、顏色、電導率的增加等CO、H2、CH4、C2H5OH、SO2等氣體選擇性好，但不能重復使用光干涉式利用與空氣的折射率不同而產生的干涉現象與空氣折射率不同的氣體，如CO2等壽命長，但選擇性差熱傳導式根據熱傳導率差而放熱的發熱元件的溫度降低進行檢測與空氣熱傳導率不同的氣體，如H2等構造簡單，但靈敏度低，選擇性差紅外線吸收散射式由于紅外線照射氣體分子諧振而吸收或散射量進行檢測CO、CO2等能定性測量，但裝置大，價格高第三章_電阻式傳感器

半導體式氣敏傳感器的工作原理半導體式氣敏傳感器：利用半導體氣敏元件同氣體接觸，造成半導體性質發生變化的原理來檢測特定氣體的成分或者濃度半導體式氣敏傳感器可分為：電阻式非電阻式第三章_電阻式傳感器半導體式氣敏傳感器

電阻式

燒結型

薄膜型

厚膜型

二極管氣敏傳感器

MOS二極管氣敏傳感器

Pd—MOSFET氣敏傳感器非電阻式

半導體式氣敏傳感器的分類

第三章_電阻式傳感器（1）電阻式氣敏傳感器基本原理是利用氣體在半導體表面的氧化還原反應導致敏感元件阻值變化而制成的。當半導體器件被加熱到穩定狀態，在氣體接觸半導體表面而被吸附時，被吸附的分子首先在表面物性自由擴散，失去運動能量，一部分分子被蒸發掉，另一部分殘留分子產生熱分解而固定在吸附處（化學吸附）。當半導體的功函數小于吸附分子的親和力時，吸附分子將從器件奪得電子而變成負離子吸附，半導體表面呈現電荷層。氧氣等具有負離子吸附傾向的氣體被稱為氧化型氣體或電子接收性氣體。如果半導體的功函數大于吸附分子的離解能，吸附分子將向器件釋放出電子，而形成正離子吸附。具有正離子吸附傾向的氣體有H2、CO、碳氫化合物和醇類，它們被稱為還原型氣體或電子供給性氣體。第三章_電阻式傳感器當氧化型氣體吸附到N型半導體（SnO2,ZnO)上，還原型氣體吸附到P型半導體(CrO3)上時，將使半導體載流子減少，而使電阻值增大。當還原型氣體吸附到N型半導體上，氧化型氣體吸附到P型半導體上時，則載流子增多，使半導體電阻值下降。第三章_電阻式傳感器

N型半導體吸附氣體時器件阻值變化圖第三章_電阻式傳感器規則總結：氧化型氣體＋N型半導體：載流子數下降，電阻增加還原型氣體＋N型半導體：載流子數增加，電阻減小氧化型氣體＋P型半導體：載流子數增加，電阻減小還原型氣體＋P型半導體：載流子數下降，電阻增加第三章_電阻式傳感器SnO2的靈敏度特性和溫－濕度特性第三章_電阻式傳感器SnO2氣敏電阻的基本檢測電路第三章_電阻式傳感器主要類型

燒結型氣敏器件

薄膜型氣敏器件

厚膜型氣敏器件

第三章_電阻式傳感器燒結型氣敏器件

燒結型氣敏器件的制作是將一定比例的敏感材料（SnO2、ZnO等）和一些摻雜劑（Pt、Pb等）用水或粘合劑調合，經研磨后使其均勻混合，然后將混合好的膏狀物倒入模具，埋入加熱絲和測量電極，經傳統的制陶方法燒結。最后將加熱絲和電極焊在管座上，加上特制外殼就構成器件。該類器件分為兩種結構：直熱式和旁熱式。

第三章_電阻式傳感器直熱式氣敏器件

直熱式器件管芯體積很小，加熱絲直接埋在金屬氧化物半導體材料內，兼作一個測量板缺點：熱容量小，易受環境氣流的影響測量電路與加熱電路之間相互干擾，影響其測量參數加熱絲在加熱與不加熱兩種情況下產生的膨脹與冷縮，容易造成器件接觸不良第三章_電阻式傳感器旁熱式氣敏器件

旁熱式氣敏器件是把高阻加熱絲放置在陶瓷絕緣管內，在管外涂上梳狀金電極，再在金電極外涂上氣敏半導體材料，就構成了器件克服了直熱式結構的缺點，器件的穩定性得到提高第三章_電阻式傳感器薄膜型氣敏器件

制作采用蒸發或濺射的方法，在處理好的石英基片上形成一薄層金屬氧化物薄膜（如SnO2、ZnO等），再引出電極。實驗證明：SnO2和ZnO薄膜的氣敏特性較好優點：靈敏度高、響應迅速、機械強度高、互換性好、產量高、成本低等第三章_電阻式傳感器厚膜型氣敏器件

厚膜型氣敏器件是將SnO2和ZnO等材料與3％～15％重量的硅凝膠混合制成能印刷的厚膜膠，把厚膜膠用絲網印制到裝有鉑電極的氧化鋁基片上，在400～800℃高溫下燒結1～2小時制成優點：一致性好，機械強度高，適于批量生產

第三章_電阻式傳感器電阻式氣敏傳感器的特點

優點：工藝簡單，價格便宜，使用方便；氣體濃度發生變化時響應迅速；即使是在低濃度下，靈敏度也較高。缺點：穩定性差，老化較快，氣體識別能力不強，各器件之間的特性差異大等。

第三章_電阻式傳感器礦井瓦斯超限報警器工作原理圖

11.1.3氣敏傳感器的應用第三章_電阻式傳感器

TGSl09型氣敏傳感器結構圖

自動通風扇第三章_電阻式傳感器氣敏電阻放大電路加熱電源比較器電路觸發電路晶閘管電路排風扇溫度補償喇叭聲光報警驅動電路閃光指示油煙(煤氣)自動通風扇的原理框圖

第三章_電阻式傳感器家用有毒氣體報警器電路圖家用有毒氣體報警器第三章_電阻式傳感器3.3濕敏傳感器

濕敏傳感器的基本概念及分類常用濕敏傳感器的基本原理濕敏傳感器的應用

第三章_電阻式傳感器濕度的定義及其表示方法

所謂濕度，是指大氣中水蒸氣的含量。它通常有如下幾種表示方法：絕對濕度（AH）相對濕度（%RH）露點

第三章_電阻式傳感器絕對濕度（AH）

絕對濕度是指單位體積空氣內所含水蒸氣的質量，其數學表達式為

絕對濕度給出了水分在空氣中的具體含量。第三章_電阻式傳感器相對濕度（RH）

相對濕度是指待測空氣中實際所含的水蒸氣分壓與相同溫度下飽和水蒸氣壓比值的百分數。其數學表達式為：

相對濕度給出了大氣的潮濕程度。實際中常用。第三章_電阻式傳感器露點（溫度）在一定大氣壓下，將含有水蒸氣的空氣冷卻，當溫度下降到某一特定值時，空氣中的水蒸氣達到飽和狀態，開始從氣態變成液態而凝結成露珠，這種現象稱為結露，這一特定溫度就稱為露點溫度第三章_電阻式傳感器濕敏傳感器的定義

就是一種能將被測環境濕度轉換成電信號的裝置主要由兩個部分組成：濕敏元件和轉換電路，除此之外還包括一些輔助元件，如輔助電源、溫度補償、輸出顯示設備等

第三章_電阻式傳感器一個理想的濕敏傳感器應具備的性能使用壽命長，穩定性好靈敏度高，線性度好，溫度系數小使用范圍寬，測量精度高響應迅速濕滯回差小，重現性好能在惡劣環境中使用，抗腐蝕、耐低溫和高溫等特性好器件的一致性和互換性好，易于批量生產，成本低器件感濕特征量應在易測范圍內第三章_電阻式傳感器濕敏傳感器的主要參數及特性

感濕特性濕度量程靈敏度濕滯特性響應時間感濕溫度系數老化特性

第三章_電阻式傳感器感濕特性

第三章_電阻式傳感器濕滯特性

第三章_電阻式傳感器濕敏傳感器的分類

界限電流式濕敏傳感器濕敏傳感器電阻式電容式其它電解質式陶瓷式高分子式陶瓷式高分子式光纖濕敏傳感器二極管式、石英振子、SAW式、微波式、熱導式等濕敏傳感器的分類

第三章_電阻式傳感器

常用濕敏傳感器的基本原理

電阻式濕敏傳感器電容式濕敏傳感器

第三章_電阻式傳感器電阻式濕敏傳感器電阻式濕敏傳感器是利用器件電阻值隨濕度變化的基本原理來進行工作的，其感濕特征量為電阻值。根據使用感濕材料的不同，電阻式濕敏傳感器可分為：

電解質式

陶瓷式

高分子式第三章_電阻式傳感器電解質式（氯化鋰）電阻濕敏傳感器氯化鋰濕敏電阻是利用吸濕性鹽類潮解，離子導電率發生變化而制成的測濕元件。它由引線、基片、感濕層與電極組成。氯化鋰通常與聚乙烯醇組成混合體，在氯化鋰（LiCl）溶液中，Li和Cl均以正負離子的形式存在，而Li＋對水分子的吸引力強，離子水合程度高，其溶液中的離子導電能力與濃度成正比。當溶液置于一定溫濕場中，若環境相對濕度高，溶液將吸收水分，使濃度降低，因此，其溶液電阻率增高。反之，環境相對濕度變低時，則溶液濃度升高，其電阻率下降，從而實現對濕度的測量。第三章_電阻式傳感器濕敏電阻結構示意圖第三章_電阻式傳感器氯化鋰濕度—電阻特性曲線第三章_電阻式傳感器

氯化鋰濕敏元件的優點：滯后小，不受測試環境風速影響，檢測精度高達±５%缺點：耐熱性差，不能用于露點以下測量，器件性能重復性不理想，使用壽命短第三章_電阻式傳感器陶瓷式電阻濕敏傳感器通常，用兩種以上的金屬氧化物半導體材料混合燒結而成為多孔陶瓷。這些材料有ZnO-LiO2-V2O5系、Si-Na2O-V2O5系、TiO2-MgO-Cr2O3系、Fe3O4等，前三種材料的電阻率隨濕度增加而下降，故稱為負特性濕敏半導體陶瓷，最后一種的電阻率隨濕度增加而增大，故稱為正特性濕敏半導體陶瓷第三章_電阻式傳感器

1.負特性濕敏半導體陶瓷的導電機理由于水分子中的氫原子具有很強的正電場，當水在半導瓷表面吸附時，就有可能從半導瓷表面俘獲電子，使半導瓷表面帶負電如果該半導瓷是Ｐ型半導體，則由于水分子吸附使表面電勢下降，將吸引更多的空穴到達其表面，其表面層的電阻下降若該半導瓷為Ｎ型，則由于水分子的附著使表面電勢下降，如果表面電勢下降較多，不僅使表面層的電子耗盡，同時吸引更多的空穴達到表面層，有可能使到達表面層的空穴濃度大于電子濃度，出現所謂表面反型層，這些空穴稱為反型載流子。它們同樣可以在表面遷移而表現出電導特性，使N型半導瓷材料的表面電阻下降不論是Ｎ型還是Ｐ型半導體陶瓷，其電阻率都隨濕度的增加而下降第三章_電阻式傳感器幾種負特性半導體陶瓷式濕敏傳感器感濕特性第三章_電阻式傳感器

2.正特性濕敏半導瓷的導電機理正特性濕敏半導瓷的導電機理的解釋可以認為這類材料的結構、電子能量狀態與負特性材料有所不同。當水分子附著半導瓷的表面使電勢變負時，導致其表面層電子濃度下降，但這還不足以使表面層的空穴濃度增加到出現反型程度，此時仍以電子導電為主。于是，表面電阻將由于電子濃度下降而加大，