用來表示濕度的量
濕度由多個量來表示空氣的濕度。下面列出最常用的：
·蒸汽壓
·絕對濕度
·相對濕度
·比濕
·露點
用來測量濕度的儀器叫做濕度計。
▲絕對濕度
絕對濕度是一定體積的空氣中含有的水蒸氣的質量，一般其單位是克/立方米。絕對濕度的最大限度是飽和狀態下的最高濕度。絕對濕度只有與溫度一起才有意義，因為空氣中能夠含有的濕度的量隨溫度而變化，在不同的高度中絕對濕度也不同，因為隨著高度的變化空氣的體積變化。但絕對濕度越靠近最高濕度，它隨高度的變化就越小。
下面是計算絕對濕度的公式：
em
ρw＝───＝──
Rw·TV
其中的符號分別是：
e–蒸汽壓，單位是帕斯卡
Rw–水的氣體常數=461.52J/(kgK)
T–溫度，單位是開爾文
m–在空氣中溶解的水的質量，單位是克
V–空氣的體積，單位是立方米
▲相對濕度
一台濕度計正在紀錄相對濕度相對濕度是絕對濕度與最高濕度之間的比，它的值顯示水蒸氣的飽和度有多高。相對濕度為100%的空氣是飽和的空氣。相對濕度是50%的空氣含有達到同溫度的空氣的飽和點的一半的水蒸氣。相對濕度超過100%的空氣中的水蒸氣一般凝結出來。隨著溫度的增高空氣中可以含的水就越多，也就是說，在同樣多的水蒸氣的情況下溫度升高相對濕度就會降低。因此在提供相對濕度的同時也必須提供溫度的數據。通過相對濕度和溫度也可以計算出露點。
以下是計算相對濕度的公式：
ρwes
φ＝───·100%＝─·100%＝─·100%
ρw,maxES
其中的符號分別是：
ρw–絕對濕度，單位是克/立方米
ρw,max–最高濕度，單位是克/立方米
e–蒸汽壓，單位是帕斯卡
E–飽和蒸汽壓，單位是帕斯卡
s–比濕，單位是克/千克
S–最高比濕，單位是克/千克
▲比濕
比濕是融化在空氣中的水的質量與濕空氣的質量之間的比。假如沒有凝結或蒸發的現象發生的話一個封閉的空氣在不同的高度下的比濕是相同的。在飽和狀態下的最高比濕的符號是S。
計算比濕s的公式見參考資料
相似地最高比濕見參考資料
其中使用的符號分別為：
mx–質量，單位為克
ρx–密度，單位為克/立方米
Vtotal–濕空氣的總體積，單位為立方米
Rw–水的氣體常數，單位為焦耳/（千克·開爾文）
RL–乾空氣的氣體常數，單位為焦耳/（千克·開爾文）
T–溫度，開爾文
MWater–水的摩爾質量=18.01528克/摩爾
–乾空氣的摩爾質量=28.9634克/摩爾
e–蒸汽壓，單位是帕斯卡
p–氣壓，單位為帕斯卡
E–飽和蒸汽壓，單位為帕斯卡
▲濕度的測量方法及儀器介紹
乾濕球測量法
露點濕度測量法
利用物質幾何尺寸變化測量法
庫倫濕度計
光學形濕度計
氣象色譜法
化學物質電特性法
離子晶體冷凝濕度計
測量相對濕度的感測器
人類的生存和社會活動與濕度密切相關。隨著現代化的實現，很難找出一個與濕度無關的領域來。由於套用領域不同，對濕度感測器的技術要求也不同。從製造角度看，同是濕度感測器，材料、結構不同，工藝不同．其性能和技術指標有很大差異，因而價格也相差甚遠。對使用者來說，選擇濕度感測器時，首先要搞清楚需要什麼樣的感測器；自己的財力允許選購什麼檔次的產品，權衡好“需要與可能”的關係，不致於盲目行事。我們從與用戶的來往中，覺得有以下幾個問題值得注意。
1．選擇測量範圍
和測量重量、溫度一樣，選擇濕度感測器首先要確定測量範圍。除了氣象、科研部門外，搞溫、濕度測控的一般不需要全濕程(0-100％RH)測量。在當今的資訊時代，感測器技術與計算機技術、自動控制拄術緊密結合著。測量的目的在於控制，測量範圍與控制範圍合稱使用範圍。當然，對不需要搞測控系統的套用者來說，直接選擇通用型濕度儀就可以了。下面列舉一些套用領域對濕度感測器使用溫度、濕度的不同要求，供使用者參考(見表1)。用戶根據需要向感測器生產廠提出測量範圍，生產廠優先保證用戶在使用範圍內感測器的性能穩定一致，求得合理的性能價格比，對雙方來講是一件相得益彰的事情。
2、選擇測量精度
和測量範圍一樣，測量精度同是感測器最重要的指標。每提高—個百分點．對感測器來說就是上一個台階，甚至是上一個檔次。因為要達到不同的精度，其製造成本相差很大，售價也相差甚遠。例如進口的1隻廉價的濕度感測器只有幾美元，而1隻供標定用的全濕程濕度感測器要幾百美元，相差近百倍。所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。
生產廠商往往是分段給出其濕度感測器的精度的。如中、低溫段(0一80％RH)為±2％RH，而高濕段(80—100％RH)為±4％RH。而且此精度是在某一指定溫度下(如25℃)的值。如在不同溫度下使用濕度感測器．其示值還要考慮溫度漂移的影響。眾所周知，相對濕度是溫度的函式，溫度嚴重地影響著指定空間內的相對濕度。溫度每變化0.1℃。將產生0.5％RH的濕度變化(誤差)。使用場合如果難以做到恆溫，則提出過高的測濕精度是不合適的。因為濕度隨著溫度的變化也漂忽不定的話，奢談測濕精度將失去實際意義。所以控濕首先要控好溫，這就是大量套用的往往是溫濕度—體化感測器而不單純是濕度感測器的緣故。
多數情況下，如果沒有精確的控溫手段，或者被測空間是非密封的，±5％RH的精度就足夠了。對於要求精確控制恆溫、恆濕的局部空間，或者需要隨時跟蹤記錄濕度變化的場合，再選用±3％RH
以上精度的濕度感測器。與此相對應的溫度感測器．其測溫精度須足±0.3℃以上，起碼是±0.5℃的。而精度高於±2％RH的要求恐怕連校準感測器的標準濕度發生器也難以做到，更何況感測器自身了。國家標準物質研究中心濕度室的文章認為：“相對濕度測量儀表，即使在20—25℃下，要達到2％RH的準確度仍是很困難的。”
3、考慮時漂和溫漂
幾乎所有的感測器都存在時漂和溫漂。由於濕度感測器必須和大氣中的水汽相接觸，所以不能密封。這就決定了它的穩定性和壽命是有限的。一般情況下，生產廠商會標明1次標定的有效使用時間為1年或2年，到期負責重新標定。請使用者在選擇感測器時考慮好日後重新標定的渠道，不要貪圖便宜或迷信洋貨而忽略了售後服務問屬。
溫漂在上1節已經提到。選擇濕度感測器要考慮套用場合的溫度變化範圍，看所選感測器在指定溫度下能否正常工作，溫漂是否超出設計指標。要提醒使用者注意的是：電容式濕度感測器的溫度係數α是個變數，它隨使用溫度、濕度範圍而異。這是因為水和高分子聚合物的介電係數隨溫度的改變是不同步的，而溫度係數α又主要取決於水和感濕材料的介電係數，所以電容式濕敏元件的溫度係數並非常數。電容式濕度感測器在常溫、中濕段的溫度係數最小，5-25℃時，中低濕段的溫漂可忽略不計。但在高溫高濕區或負溫高濕區使用時，就一定要考慮溫漂的影響，進行必要的補償或訂正。
領域部門溫度(℃)溫度(%RH)
紡織紡紗廠2360
織布廠1885
醫藥製藥廠10～3050～60
手術室23～2650～60
輕工印刷廠23～2749～51
捲菸廠21～2455～65
火柴廠18～2250
電子半導體2230～45
計算機房20～3040～70
通訊電纜充氣-10～300～20
食品啤酒發酵4～850～70
農業良種培育15～4040～75
人工大棚5～4040～100
倉儲水果冷凍-3～580～90
地下菜窖-3～-170～80
文物保管16～1850～55
註：在不同領域的使用範圍(%RH/℃)
4．與傳統測濕方法的關係
早在18世紀人類就發明了乾濕球和毛髮濕度計，而電子式濕度感測器是近幾十年．特別是近20年才迅速發展起來的。新舊事物的交替與人們的觀念轉變很有關係。由於乾濕球、毛髮濕度計的價格仍明顯低於濕度感測器，造成一部分人對電子濕度感測器價格的不認可。正好像用慣了掃帚的人改用吸塵器時，總覺得花幾百元錢買一台吸塵器有些不上算，不如花幾元錢買把掃帚那樣心理容易平衡。
由於傳統測濕方法在人們的腦海中印象太深了，一些人形成了只有乾濕球濕度計才是準確的固有概念。有些用戶拿乾濕球濕度計來對比剛購得的濕度感測器，如發現示值不同，馬上認為濕度感測器不準。須知乾濕球的準確度只有5％一7％RH，不但低於電子濕度感測器，而且還取決於乾球、濕球兩支溫度計本身的精度；濕度計必須處於通風狀態：只有紗布水套、水質、風速都滿足一定要求時，才能達到規定的準確度。濕度感測器生產廠在產品出廠前都要採用標準濕度發生器來逐支標定，最常用分流式標準濕度發生器來進行標定。所以希望用戶在需要校準時也採用相同的方法，避免用準確度低的器具去校準或比對精度高的感測器。
5、其它注意事項
濕度感測器是非密封性的，為保護測量的準確度和穩定性，應儘量避免在酸性、鹼性及含有機溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環境中使用。為正確反映欲測空間的濕度，還應避免將感測器安放在離牆壁太近或空氣不流通的死角處。如果被測的房間太大，就應放置多個感測器。
有的濕度感測器對供電電源要求比較高，否則將影響測量精度．或者感測器之間相互干擾，甚至無法工作。使用時應技要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。
感測器需要進行遠距離信號傳輸時，要注意信號的衰減問題。當傳輸距離超過200m以上時，建議選用頻率輸出信號的濕度感測器。
由於濕敏元件都存在一定的分散性，無論進口或國產的感測器都需逐支調試標定。大多數在更換濕敏元件後需要重新調試標定，對於測量精度比較高的濕度感測器尤其重要。
濕度感測器的發展趨勢
介紹濕敏元件的特性，重點闡述集成濕度感測器、單片智慧型化濕度/溫度感測器的性能特點及產品分類，最後給出集成濕度感測器典型產品的技術指標。
在工農業生產、氣象、環保、國防、科研、航天等部門，經常需要對環境濕度進行測量及控制。但在常規的環境參數中，濕度是最難準確測量的一個參數。用乾濕球濕度計或毛髮濕度計來測量濕度的方法，早已無法滿足現代科技發展的需要。這是因為測量濕度要比測量溫度複雜的多，溫度是個獨立的被測量，而濕度卻受其他因素（大氣壓強、溫度）的影響。此外，濕度的標準也是一個難題。國外生產的濕度標定設備價格十分昂貴。
近年來，國內外在濕度感測器研發領域取得了長足進步。濕敏感測器正從簡單的濕敏元件向集成化、智慧型化、多參數檢測的方向迅速發展，為開發新一代濕度/溫度測控系統創造了有利條件，也將濕度測量技術提高到新的水平。
1濕敏元件的特性
濕敏元件是最簡單的濕度感測器。濕敏元件主要電阻式、電容式兩大類。
1.1濕敏電阻
濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料製成的膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發生變化，利用這一特性即可測量濕度。濕敏電阻的種類很多，例如金屬氧化特濕敏電阻、矽濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優點是靈敏度高，主要缺點是線性度和產品的互換性差。
1.2濕敏電容
濕敏電容一般是用高分子薄膜電容製成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚醯亞胺、酷酸醋酸纖維等。當環境濕度發生改變時，濕敏電容的介電常數發生變化，使其電容量也發生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。濕敏電容的主要優點是靈敏度高、產品互換性好、回響速度快、濕度的滯後量小、便於製造、容易實現小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。國外生產濕敏電容的主廠家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司生產的SH1100型濕敏電容為例，其測量範圍是（1%～99%）RH，在55%RH時的電容量為180pF（典型值）。當相對濕度從0變化到100%時，電容量的變化範圍是163pF～202pF。溫度係數為0.04pF/℃，濕度滯後量為±1.5%，回響時間為5s。
除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質離子型濕敏元件、重量型濕敏元件（利用感濕膜重量的變化來改變振盪頻率）、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差，在檢測環境濕度時，濕敏元件要長期暴露在待測環境中，很容易被污染而影響其測量精度及長期穩定性
6、目前濕度感測器溫度性能分析比較
和多數感測器一樣，濕度感測器在實用中必需解決溫漂問題。因此對濕度感測器溫度特性的研究是其實用化中的重要課題。眾所周知，濕度測量始終是計量領域的一個難題，對濕度感測器溫度特性的研究也十分困難。從各廠家濕度感測器的產品說明書中可以發現，國外產品多數給出了溫度係數，國內產品則多數沒有給出。實際上給出指標的不一定能準確反映其感測器的溫度特性：沒有給出指標的溫度特性不見得不好，很可能是缺乏數據難以給出具體指標。本文重點討論一下濕度感測器的溫度特性，望引起對這一問題更深入的研究。
通常用溫度係數α或溫度漂移係數作為描述感測器溫度特性的參數。高分子濕度感測器的溫度係數的指標大約在0.05一0.5％RH/℃。在寬溫區使用時，這種幅度的溫度漂移已相當可觀了。例如氣象探空儀對濕度感測器的工作溫度範圍要求為-50～+50℃，溫區跨度達100℃。與常溫基值相比，△T達幾十度，再小的溫度係數也難以忽略不計。下表列出了國內、外典型濕度感測器的溫度特性。
生產廠家濕敏元件型號探測器型號使用溫度(℃)溫度係數α(%RH℃)
ShinyeiC3-M3（電容式）-20～600.5
VaisalaH-sensor（電容式）0062-40～160-0.015(0%RH)△U<1(75%RH,10～50/℃)-0.15(75%RH,50～160/℃)+0.31(75%RH,-40～10/℃)
Philips9001（電容式）0～600.1
HoneywellRHS-102（電容式）-20～800.05
VaisalaH-sensor0062（電容式）HNP-35-40～1600.04
ChinoHN-Q1-4（電容式）HN-L08-40～801%RH/10℃
GeneralEasternRH-6（電容式）RHT-2-40～600.11
JUCSANJCJRH（電阻式）JCJ100/JCJ200-40-1500.3
國內、外典型濕度感測器溫度特性表
值得注意的是Vaisala公司濕敏電容元件的溫度特性是按感濕範圍和溫區分別給出不同溫度係數的。這裡除感濕元件自身的溫漂外，還應包括變換電路中其它元件的溫漂，特別是對溫度敏感的二、三級管和積體電路的溫漂。因此多數探測器、變送器都採取了溫度補償措施以減少溫漂，使感測器在實際使用中更精確可靠。
JUCSAN九純健公司濕敏元件為電阻式採用無機鹽與有機物合成氯化鋰膜感濕工藝製成，具有的最佳優點在於長期穩定性極強和使用壽命較長，並採用多片組合式生產工藝從而解決了單片濕敏元件在整個濕度範圍內不線性的問題。其溫度係數為0.3%RH/℃但其感測器採用自動溫度補償電路，感測器探頭能在-40-120度環境下長時間正常測量濕度。經過重複試驗其高溫特性優於國外高分子電容感測器。尤其長時間高溫環境下，其壽命要遠遠大於高分子電容式濕敏元件。
5、按“需要和可能”合理選擇感測器
濕度感測器品種繁多，各有優缺點。用戶最好根據實際需要合理選擇感測器，不要盲目追求高指標。用現代電子技術提高一個感測器及其二次儀表的解析度並不是很難的事情，但提高一台儀器儀表的準確度則不是輕而易舉能辦到的。對濕度感測器而言，提高一、兩個百分點，實際上是提高一個等級，可能意味著成本和造價的大幅度提高甚至翻番。一般工控條件下使用濕度感測器，誤差確定在±3%RH-5%RH以內就足夠了。如果使用者對濕度測量的精度要求較特殊，比如精度高，使用溫度變化較大，或者主要在低濕段或高濕段使用。最好找權威的計量部門用二級以上的標定設備予於檢測。否則採用精度低的測試手段只能得出置信度很低的結論。經過測試，全面、準確地了解濕度感測器的技術性能是合理使用這種感測器的必要前提。
有關濕度感測器國家標準目錄
GB-T15768-1995電容式濕敏元件與濕度感測器總規範
GBT11605-2005濕度測量方法
JJF1012-1987常用濕度計量名詞術語
JJF1076-2001濕度感測器校準規範
JJF1101-2003環境試驗設備溫度濕度校準規範
JJG205-2005機械式溫濕度計檢定規程
JJG499-2004精密露點儀檢定規程
JJG500-2005電解法濕度儀檢定規程
JJG826-1993二級標準分流式濕度發生器
JJG899-1995石油低含水率分析儀檢定方法
參考資料
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http://www.jucsan.com/xzcgq.htm
