电解质湿度传感器工作原理

1. 构造与原理
电解质湿度传感器，早在1938 年就已经被开发出来了，例如：氯化锂（LiCl）与聚醋酸乙烯（polyvinyl acetate）混合的感湿材料，其制作方式是在聚苯乙烯（polystyrene）圆筒上，以二条钯（Pd）线平行卷绕成电极，再涂上聚醋酸乙烯（polyvinyl acetate）与氯化锂（LiCl）水溶液的混合物，再经干燥处理，即成感湿材料。如图1 所示即为其构造，当LiCl 膜吸湿时，Li+离子在膜中容易移动，使两钯电极间之阻抗减少，因此由测定电极间的阻抗，可得知湿度的变化。图2 所示为其特性曲线，由图中可知其湿度测定范围较窄，约在30％RH 之内，但是此类的传感器有一方法可改善测湿范围，即在材料中加以改进，因 LiCl的掺杂量高低会影响测定湿度范围，因此可以准备数个 Cl 含量不同的传感器，同时测试即可。

图1 电解质湿度传感器的构造
  图2 中A、B、C 三条特性曲线即为不同LiCl量造成的不同测试范围。但是由于使用多个传感器将造成测定上的不便，若要改进此一缺点，可由玻璃纤维制的带状物吸入LiCl 或以植物芯渗入 LiCl 溶液等取代聚苯乙烯圆筒，特别是后者被实用化而应用在物理 及化学上的测定之用。图3为植物芯中渗入LiCl湿度传感器的特性曲线，若和图2比较，其测定范围扩大至90％RH。

图2 电解质传感器特性

A:LiCl 12.2%
B:LiCl 1.0%
C:LiCl 0.25%
  
图3 植物芯渗入LiCl 的湿度传感器特性
(测定湿度范围较广)
2. 特性：
电解质湿度传感器本身体积很小约（4mm×8mm×0.5mm)，故一般用来测定狭小空间的湿度及湿度分析，测定时不像干湿球式湿度计，会受风速影响，故可连续测定，其测定之精密度约在±3％之内。另外在使用时要注意的是感湿剂 LiCl易溶于水，故置于结露状态下，感湿剂会流出，将大大影响其特性，使用者需特别注意。