• دوام مناسب و عمر زیاد

• مقاوم در برابر آلودگی ها

• وابستگی دمایی قابل چشم پوشی

• قیمت پایین

می باشد.[۲-۴]
۱-۱ واحدهای اندازه گیری رطوبت:
اندازه گیری رطوبت در واقع مقدار بخار آب موجود در یک گاز را نشان می دهد که این گاز می تواند مخلوط چند گاز، مثل هوا و یا یک گاز خالص مثل نیتروژن یا آرگون باشد.[۵]
بر اساس روش اندازه گیری، سه واحد معمول برای رطوبت تعریف شده است:

۱) رطوبت نسبی(RH) ^[۳] بر حسب درصد %
رطوبت نسبی مقدار آب موجود در هوا در مقایسه با مقدار آبی که هوا در آن دما توانایی نگهداری در خود دارد را نشان می دهد. رطوبت نسبی تابعی از دما است و بنابراین یک اندازه گیری نسبی محسوب می شود.
۲) نقطه شبنم / برفک (D/F PT)^[4]بر حسب
نقطه شبنم، دمایی است ( بالای۰  ) که در آن بخار آب در یک گاز به آب مایع تبدیل می شود. و نقطه برفک دمایی است ( زیر۰  ) که در آن بخار آب به یخ تبدیل می شود. D/F PT تابعی از فشار گاز ولی مستقل از دما است. بنابراین واحد اندازه گیری مطلق رطوبت محسوب می شود.
۳) رطوبت مطلق بر حسب قسمت در میلیون قسمت(ppm )^[5]
رطوبت مطلق بر حسب ppm مقدار بخار آب را در کسری از حجم نشان می دهد که به صورت ppmv نشان داده می شود و یا اگر در نسبت وزن مولکولی آب به وزن مولکولی هوا ضرب شود به ppmw تبدیل می شود. این واحد اندازه گیری در صنایع برای اندازه گیری رطوبت کم مورد استفاده قرار می گیرد.
۲-۱ ارتباط بین واحدهای مختلف :
برای ملموس تر شدن گسترۀ تعریف شدۀ رطوبت توسط هر واحد اندازه گیری، ابتدا با یک مثال تفاوت نقطه شبنم و رطوبت نسبی را بررسی و سپس نحوۀ تبدیل رطوبت نسبی به رطوبت مطلق را بحث می کنیم.
هر چه هوا گرم تر باشد توانایی نگه داری بخار آب بیشتری را دارد. در زیر مقدار بخار آبی که هوا در سه دمای متفاوت می تواند در خود نگه دارد، آورده شده است :
۳۰̊C ~ 30 gm^-3 (grams per cubic meter of air)
۲۰̊C ~ 17 gm^-3
۱۰̊C ~ 9 gm^-3
این اعداد در فشار اتمسفریک در سطح دریا اندازه گیری و بر مبنای اصول فیزیکی تعیین شده اند.
فرض کنید در ساعت ۳ بعدازظهر دمای هوا ۳۰ درجه و مقدار رطوبت اندازه گیری شده برابر با gm^-3 ۹ باشد. حال اگر دما کاهش یابد و به ۱۰ درجه برسد، در حالی که هیچ بخار آبی به آن اضافه یا از آن کم نشده است، هوا اشباع می شود. یعنی نمی تواند بخار آبی بیشتر از gm^-3 ۹ را در خود نگه دارد. کم کردن بیشتر دما به مقدار ناچیز هم باعث تراکم بخار آب شده و می تواند ابر, مه و یا شبنم تشکیل شود. با توجه به اینکه این هوا فاصله زیادی تا زمین داشته، بالاتر از زمین یا روی سطح زمین قرار گرفته باشد.
پس اگر در ساعت ۳ بعدازظهر رطوبت را اندازه گیری کنیم، می توان گفت نقطه شبنم هوا در این زمان برابر۱۰ درجه سانتیگراد است. که اگر هوا در این زمان تا ۱۰ درجه سرد شود رطوبت آن شروع به تراکم می کند و تشکیل شبنم می دهد.
در رابطه با رطوبت نسبی می توان گفت، اگر در ساعت ۳ بعدازظهر در دمای ۳۰ درجه هوا دارایgm^-3 ۹ بخار آب است با تقسیم gm^-3 ۹ به gm^-3 ۳۰ و ضرب آن در ۱۰۰ ، مقدار رطوبت نسبی برابر ۳۰% به دست می آید. به عبارت دیگر هوا در واقع حاوی ۳۰% از بخار آبی که می تواند در دمای فعلی در خود نگه دارد، است.
با سرد کردن هوا تا دمای ۲۰ درجه، gm^-3 ۹ تقسیم بر gm^-3 ۱۷ می شود و رطوبت نسبی برابر ۵۳% را نتیجه می دهد.
از طرفی برای تبدیل رطوبت نسبی به رطوبت مطلق بر حسب دما، رابطه زیر را می توان استفاده کرد:
(۱-۱)
که در آن Y رطوبت مطلق ماکزیمم بر حسب میلی گرم آب بر لیتر(mgH₂OL^-1 )و T دما بر حسب  است.
این رابطه برای گسترۀ دمایی ۰ تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد صادق است. برای مثال در دمای ۲۵ درجه ، ماکزیمم رطوبت مطلق برابر mgH₂OL^-1 ۹۴/۲۲ است که معادل ۱۰۰% RH است. پس در دمای ۲۵، درجه مقدار ۵۰% RH معادل رطوبت مطلق برابر mgH₂OL^-1 ۴۷/۱۱ است. به این ترتیب می توان رطوبت مطلق در دماهای مختلف را محاسبه کرد. شکل (۱-۱) ارتباط بین RH، PPMv و D/F PT را نشان می دهد.
اندازه گیری RH تمام رنج های بالای رطوبت را پوشش می دهد، بنابراین برای مصارف زندگی روزانه رطوبت نسبی صرفا به دلیل درک آسان استفاده می شود. برای اندازه گیری رطوبت کم بهتر است از PPMv یا D/F PT استفاده شود چون مقدار مطلق بخار آب در یک گاز یا هوا را می دهد.
شکل(۱-۱): ارتباط بین RH ، PPMv و D/F PT[6]
با توجه به کاربرد های متنوع رطوبت سنج در محدوده رطوبت نسبی, در این پایان نامه ساختار جدیدی از سنسور رطوبت با بهره گرفتن از نانو لوله های کربنی به عنوان ماده حساس به رطوبت در این محدوده ساخته شده و ویژگی های مختلف آن مورد بررسی قرار داده شده است.
در فصل دوم مروری خواهیم داشت بر انواع مختلف سنسورهای رطوبت که تا به امروز ساخته شده اند. همچنین به بررسی ساختارها و اساس نحوۀ تشخیص رطوبت مختلف ارائه شده از نظر مکانیزم های شناسایی رطوبت پرداخته و سپس سعی شده به صورت جزئی تر در رابطه با خواص شیمیایی مواد به کار رفته در انواع مختلف سنسورهای رطوبت بحث شود و نقاط قوت و ضعف هر یک بیان گردد.
در فصل سوم پس از معرفی کلی نانو لوله های کربنی , ساختار سنسور ساخته شده و همچنین چگونگی مراحل ساخت آن آورده شده است. در ادامه این فصل سیستم های مختلفی که جهت انجام آزمایش ها استفاده شده اند با جزییات کامل توضیح داده شده اند.
در فصل چهارم عملکرد سنسور از دیدگاه الکترونیکی مورد بررسی قرار گرفته و توجیهاتی بر رفتار سنسور آورده شده است. همچنین نتایج شبیه سازی های انجام شده گزارش شده است. در ادامه پاسخ سنسور در شرایط مختلف مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است و نتایج آزمایش های مختلف گزارش شده است.
در فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهاداتی برای کار های آتی ارائه شده است.
فصل دوم
۲- انواع سنسورهای رطوبت
سنسورهای رطوبت را میتوان از دو جهت مورد بررسی قرار داد. یکی از جهت مکانیزم استفاده شده برای تعیین میزان رطوبت که شامل مکانیزم خازنی، مقاومتی، وزنی، نوری و مدار مجتمع می باشد و همچنین از جهت مواد مختلف حساس به رطوبت معمول و ویژگی های آنها که به طور کلی شامل سرامیک ها، نیمه هادی ها و پلیمرها می شود.
در ادامه ابتدا به بررسی ساختارها و شیوه های مختلف تشخیص رطوبت ارائه شده از نظر مکانیزم های شناسایی رطوبت پرداخته و سپس سعی شده به صورت جزئی تر در رابطه با خواص شیمیایی مواد به کار رفته در انواع مختلف سنسورهای رطوبت بحث شود و نقاط قوت و ضعف هر یک بیان گردد.
۲-۱ مکانیزم های مختلف شناسایی رطوبت
در این بخش ابتدا اصول رطوبت سنج های معروف قدیمی تر به نام های نم سنج دمایی ^[۶]و LiCl به طور مختصر آورده شده و سپس به سنسورهای جدیدتر در مقیاس های کوچک می پردازیم.
۲-۱-۱ نم سنج دمایی :
مهمترین پیشرفت در رطوبت سنجی بدون شک اختراع نم سنج دمایی بود.[۷] این دستگاه بر اساس تبخیر کار می کند. شامل دو عدد دماسنج می باشد، یکی با آب مایع در تماس است که حباب مرطوب^[۷] گفته می شود و دیگری در هوای محیط قرار دارد و حباب خشک^[۸] گفته می شود.
شکل(۲-۱) : شماتیکی از دستگاه نم سنج دمایی[۱]
دماسنج مرطوب توسط یک فیتیله کتانی که در یک مخزن آب قرار گرفته، رطوبت را نگه می دارد و یا در مدل های جدیدتر نم سنج دمایی، با یک سرامیک متخلخل و یک دماسنج مقاومتی از جنس پلاتین این کار انجام می شود. فشار بخار  با رابطه زیر به دست می آید :