温湿度传感器的研究现状和发展趋势

苏枳赫*

（桂林电子科技大学建筑与交通工程学院，广西桂林，541004）

引言

工作或生活场所所处的局部气候条件一直以来都直接或间接的影响人的情绪[1]，其中温度和湿度对人的影响程度最大。伴随着社会的进步和发展，人们的生活水平逐渐的提升，对实用性能高和物美价廉的温湿度监督检测装置产生了需要，促进了社会对温湿度监督检测装置的研究和不断探索。本文主要讲述了目前人们对温湿度传感器的研究现状以及发展趋势。

1 湿度传感器的研究现状

1.1 湿度传感器的发展历程

进入21世纪尤其是我国加入WTO以后，很多物品都将面对着巨大的挑战，优胜劣汰。各行各业尤其是一些传统产业，他们都紧急迫切的需要一些先进技术和自身原有技术相结合，来提升自己以便在竞争如此激烈的社会找到自己的一席之地。随着社会的进步和发展,许多有见解的农民也意识到要摆脱落后的生产技术，使用现代科学技术与农业相结合优化自身，以便对抗目前进口农产品带来的挑战。全国各地的农民已经学会了建大棚，生产不是当季节应该种植的产品，减少了气候条件对产品种植的影响。正所谓有了需求便有了进步。我们国家现已经从国外引进了很多先进技术，自动化程度相对于国内程度较高，还学习吸收国外对相关温湿度监督检测技术的研究，不断深入探索。此外农产品的大量储备，也对温湿度监督检测技术提出了要求。

现在有很多湿敏元件性能还不够完善，能适应的应用环境还不是很多。湿敏元件主要分为电阻式和电容式两大类[2]。其中电阻式湿度传感器在湿度监控测量领域应用是最为广泛。[3]

1.2 湿度监测常用的传感器

HIH3605/3610是一种线性电压输出式集成湿度传感器，可以通过输出的伏特级电压信号来反映出相对湿度，反应速度灵敏。

HF3223是一种线性频率输出式集成湿度传感器，通过改变输出频率来显示出相对湿度的变化。

SHT11、SHT15既可以准确测量相对湿度又可以测量出温度、露点。适用于多种类型的单片机，在温湿度调节系统中应用十分广泛。

DHT11是一种温湿度复合式传感器，既可以测量温度又可以测量湿度，是数字模块采集技术和温湿度传感技术结合的产物。其通过将模拟信号转化成数字信号来进行传输。该传感器具有较高的稳定性。

2 温度传感器领域的研究现状

2.1 温度传感器领域取得的成果

对于温度大小的测量，目前国内外许多国家都取得了显著的成果,并且温度传感器的使用位居所有传感器的首位，在医学、建筑、化学工业、重工业、海洋、气象、防灾、交通等领域都得到了广泛的应用。美国研制出电阻温度计25欧标准铂电阻温度计,电桥分辨率为0.00002℃。我国生产的石英温度传感器分辨率略低于美国。中国航天工业总公司702制备出的5901，响应时间达到了甚至小于0.013s。NTC、热电偶可以在高于15000℃的情况下使用。[4-5]

2.2 温度监测常用的传感器

DS18B20是一种在封装后可以根据其所需应用的场合环境的不同来改变自身外观外形的温度监测传感器，使用操作方便，封装方式多样化、体积小、自身结实耐用等，这些优点使它适用于各种各样的狭小空间的设备数字监测和控制。

日本研究制作出了低温温度计，可以在产生超导转移的特定温度下进行自我修正，极大的减小了误差，提高灵敏度。辐射式温度测量计是一种不需要接触就可以测量温度大小的传感器，可以根据物体在不同温度情况下辐射出的能量大小的不同，来监测温度，但在低温测量下仍存在着弊端，所以辐射式温度测量计在低温环境下应用也相对较少一些。

俄罗斯制作出一种原理为声速在不同温度下通过气体的速度不同来反映出温度大小的电声气体温度计。

3 温湿度传感器的发展方向

近年来，随着社会的进步、科技的不断发展，很多移动设备内置的微机电系统所占的比例也越来越大，对传感器的需求在逐渐增大，对传感器的要求也在逐渐提高。

盛斯锐公司是一家总部位于瑞士的研制传感器的公司。每年传感器的出货量已经超过了几千万片，全球业务每年都在大幅增长。他们公司早在2009年就已经推出了SHT21，SHT21是当时在世界上最小的数字湿度与温度传感器，引起了广泛关注，对于传感器的研制一直处于世界领先地位。研制的传感器在中国市场主要应用于消费类电子产品领域，如安防监控，节能环保家电等。产品一直都很人性化，舒适度是重点考虑的元素之一。八年前进入中国市场，他们一直在研制推广温湿度传感器，通过宣传手段让用户不再只关注温度大小对舒适度的影响，让用户明白舒适感是由温度和湿度结合一起来控制的。

温湿度传感器是电子技术和物理化学原理相结合的产物，主要由硬件与标定两个因素控制，标定一般来说只有在出货量大，可以产生大规模数据来方便进行测试，从而保证产品的稳定性和精确度，但是有很多小型的厂商，由于产品的生产数量较少，所以相对来说，产品的稳定性和精确度也当然相对较差一些了。

温湿度传感器作为一种复合式产品，主要分为两大类，电阻式和电容式，电容式比电阻式精确度较高，感应速度也较快，但是在水分的侵蚀下容易氧化，这个问题在研究克服。

目前我们新的发展方向：一如何将温湿度传感器和手机相结合，二 市场销售方面如何将温湿度传感器提供的温湿度参数成为手机用户的有利信息。现在总部位于瑞士的深圳盛斯锐公司的总经理Paul Chia也走访了国内外很多家大型企业公司准备合作，增加Windows8、Android4.0来对温湿度传感器进行API支持，同时在此基础上也会努力开发出大量的应用软件，当然以后也会更加完善，以增加消费者对于与温湿度传感器结合类手机的购买兴趣。当然针对于市场需求我们也会努力降低成本，争取做到物美价廉。

4 结束语

现在针对于湿度温度大小的测量方式有很多,现在的技术水平在一些正常情况下进行监督测量都基本没有问题，但是在一些特殊环境下，比如温度过高或过低、水中测量、高腐蚀环境中测量、生物体内温湿度、大空间湿度分布、在电磁干扰条件下温湿度的测量，我们仍在测量方面存在着一些问题，结果仍会存在着些许误差，我们想要获得准确可靠的结果，需要对被测环境进行考察了解，并熟悉各种材质的温湿度传感器所适合的测量环境以及各种测量方法的好处和特点。当然，与此同时，还要不断努力探索研究出新的应用范围更加广泛，更加完善的温湿度传感器。

[1] 郭伏, 钱省三. 人因工程学[M]. 北京：机械工业出版社, 2007.

[2] 周永丽,CMOS兼容的MEMS湿度传感器研究,2013.

[3] 沈敏，食用菌工厂菇房内环境的模拟验证与优化研究，2016.

[4] 金敏，多通道温湿度采集系统的研究与实现，贵阳学院学报：自然科学版，2012.

[5] 蔡立晶，李文勇，简单稳定多路温湿度巡检系统设计，黑龙江八一农垦大学学报，2013.