前言

根據(jù)國家“十四五”規(guī)劃綱要，傳感器作為建設(shè)數(shù)字中國的關(guān)鍵技術(shù)支柱，被譽(yù)為“萬物互聯(lián)之眼”。在智能化浪潮下，其已成為各類電子設(shè)備的核心環(huán)境感知元件，市場需求持續(xù)攀升。在政策支持與應(yīng)用場景拓展的雙重驅(qū)動下，據(jù)《2025傳感器產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告》指出，2023年中國傳感器市場規(guī)模達(dá)3644.7億元，同比增長14.9%，預(yù)測2026年市場規(guī)模將突破5547.2億元，三年復(fù)合增長率穩(wěn)定保持15.0%，其中溫濕度傳感器作為復(fù)合傳感器，在智能家居、工業(yè)控制、消費(fèi)電子等領(lǐng)域的滲透率持續(xù)提升。

一溫濕度傳感器

溫濕度傳感器是物聯(lián)網(wǎng)與智能控制領(lǐng)域的基礎(chǔ)感知器件之一，核心功能是實(shí)時(shí)采集環(huán)境中的溫度與相對濕度（特定溫度下，空氣中實(shí)際水蒸氣密度與飽和水蒸氣密度的百分比，單位為%RH，直接反映空氣潮濕度），并將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化電信號或數(shù)字信號，為設(shè)備調(diào)控提供數(shù)據(jù)支撐。

從氣象站的全天候環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)車間的溫濕度閉環(huán)控制，到智能手表的健康環(huán)境預(yù)警、家電設(shè)備的自適應(yīng)運(yùn)行，等等場景，溫濕度傳感器已深度融入我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)與生活場景之中，成為連接物理環(huán)境與數(shù)字系統(tǒng)的“神經(jīng)末梢”，為各類智能設(shè)備賦予精準(zhǔn)的環(huán)境感知能力。

二納芯微NSHT30概述

納芯微NSHT30是一款基于CMOS-MEMS的高性能、低功耗數(shù)字復(fù)合溫濕度傳感器，旨在為設(shè)備提供卓越的長期穩(wěn)定性和可靠性。NSHT30在單芯片上集成了一個(gè)完整的傳感器系統(tǒng)，包括電容式的相對濕度傳感器（使用一種高分子聚合物薄膜作為介電質(zhì)，其電容值會隨著環(huán)境濕度的變化而變化）、CMOS溫度傳感器和信號處理器以及I2C數(shù)字通信接口，采用2.5mm×2.5mm×0.9mm的DFN和LGA封裝。其I2C接口的通信方式、極小的封裝和低功耗特性使得NSHT30可以更廣泛地集成到各種應(yīng)用中。此外，NSHT30的I2C接口具有兩個(gè)獨(dú)特的、可選擇的I2C地址，通信速率最高可支持1MHz；寬電壓工作范圍（2.0V~5.5V），使NSHT30在各種應(yīng)用環(huán)境中更加兼容。同時(shí)具有可編程的中斷閾值，可以提供報(bào)警和系統(tǒng)喚醒，而不需要微控制器來持續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)。

NSHT30功能框圖

三核心技術(shù)突破

NSHT30采用新型高分子聚合物傳感材料，搭配特殊納米級疏水防護(hù)涂層，可有效抵御灰塵、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）、腐蝕性氣體等污染物附著，既保證濕度傳感元件對水汽的靈敏響應(yīng)，又大幅提升抗污染能力，避免污染物導(dǎo)致“漂移增大”問題，為長期穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。經(jīng)過嚴(yán)格測試，其在正常使用環(huán)境下，長期漂移溫度測量＜0.01℃/年，濕度測量＜0.2%RH/年，將漂移量控制在極低范圍內(nèi)，大幅降低校準(zhǔn)頻率與維護(hù)成本。

NSHT30通過CMOS—MEMS工藝的深度融合，將濕度傳感單元、溫度傳感單元與信號處理ASIC（含14位ADC、濾波控制器、OTP存儲）集成于單芯片，避免分立器件的信號干擾與裝配誤差；同時(shí)省去復(fù)雜的外部信號調(diào)理電路，簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，降低研發(fā)周期與生產(chǎn)成本。

每顆傳感器出廠前均經(jīng)過多點(diǎn)溫濕度校準(zhǔn)，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲于內(nèi)部非易失性存儲器（NVM），確保開箱即用的精度；內(nèi)置實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償算法，可動態(tài)修正溫度變化對濕度測量的影響，解決傳統(tǒng)傳感器“溫漂影響濕漂”的痛點(diǎn)，保障全溫域內(nèi)的測量準(zhǔn)確性。集成優(yōu)化的ASIC芯片采用低功耗電路設(shè)計(jì)，閑置狀態(tài)電流僅0.3μA~1μA，配合可編程中斷功能，可減少MCU喚醒頻率，特別適配電池供電的便攜設(shè)備（如智能穿戴、手持檢測儀），延長續(xù)航時(shí)間。

四

性能優(yōu)勢

NSHT30在性能參數(shù)上表現(xiàn)令人眼前一亮，其溫度測量范圍低至-40℃室外極寒，上達(dá)120℃工業(yè)高溫，適應(yīng)極端環(huán)境；濕度測量范圍覆蓋0~100%RH，無凝結(jié)，無死角測量。這樣的寬測量范圍設(shè)計(jì)加上寬電壓工作范圍（2.0V~5.5V）使其能夠適應(yīng)多種復(fù)雜環(huán)境。在精度和響應(yīng)方面，其典型溫度測量精度可達(dá)±0.3℃，典型濕度測量精度為±3%RH，分辨率高達(dá)0.0625℃和0.01%RH（25℃條件下），且響應(yīng)時(shí)間迅速，濕度響應(yīng)6s（20%RH~80%RH），溫度響應(yīng)2s（20℃~100℃），能夠敏銳捕捉到微小的溫濕度變化，并及時(shí)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

NSHT30還具備其它優(yōu)異性能，如強(qiáng)抗干擾能力，優(yōu)異的EMC（電磁兼容性）與ESD防護(hù)（HBM±4000V）使其可在工業(yè)變頻器、電機(jī)等復(fù)雜電磁環(huán)境中運(yùn)行；低功耗設(shè)計(jì)還適合電池供電的便攜設(shè)備，能延長電池壽命；封裝結(jié)構(gòu)經(jīng)過力學(xué)優(yōu)化，可承受一定程度的振動（10~2000Hz）與沖擊（1000g/0.5ms），保證了傳感器的機(jī)械強(qiáng)度與耐久性，適配汽車電子、工業(yè)設(shè)備等有機(jī)械應(yīng)力的場景。多重性能優(yōu)勢確保了NSHT30在各種應(yīng)用場景下都能提供及時(shí)可靠的數(shù)據(jù)且長期穩(wěn)定運(yùn)行。

五

多領(lǐng)域應(yīng)用與價(jià)值創(chuàng)造

NSHT30憑借“高精度、高穩(wěn)定、小尺寸、低功耗”的綜合優(yōu)勢，在多個(gè)領(lǐng)域?yàn)樾袠I(yè)應(yīng)用創(chuàng)造核心價(jià)值：

1.智能家居與醫(yī)療電子：高精度檢測

例如在加濕器、除濕機(jī)、智能空調(diào)等智能家居設(shè)備中，NSHT30 通過±3% RH的高精度濕度測量，實(shí)時(shí)捕捉室內(nèi)濕度變化，聯(lián)動設(shè)備智能調(diào)節(jié)運(yùn)行功率——當(dāng)濕度低于40%RH時(shí)自動啟動加濕，高于60%RH時(shí)觸發(fā)除濕，無需用戶手動干預(yù)即可維持40%~60%RH的舒適濕度區(qū)間，避免過度加濕/除濕導(dǎo)致的能源浪費(fèi)與環(huán)境不適。

在呼吸機(jī)、恒溫培養(yǎng)箱等醫(yī)療設(shè)備中，NSHT30的±0.3℃溫度精度與長期漂移＜0.01℃/年的穩(wěn)定性，可提供精準(zhǔn)的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測：呼吸機(jī)需維持氣道溫濕度在37℃±1℃、100%RH（無凝結(jié)），以避免呼吸道黏膜損傷；培養(yǎng)箱需穩(wěn)定控制37℃±0.5℃的細(xì)胞生長環(huán)境，NSHT30的高精度與高可靠性可直接保障診療與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.智能制造：優(yōu)化生產(chǎn)工藝

激光雕刻機(jī)：光學(xué)鏡片對濕度極為敏感（濕度＞60% RH易結(jié)露，導(dǎo)致激光傳輸損耗），NSHT30 可實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備內(nèi)部濕度，當(dāng)濕度超閾值時(shí)觸發(fā)中斷報(bào)警，聯(lián)動除濕模塊啟動；同時(shí)，其±0.3℃的溫度精度可輔助控制雕刻頭溫度，避免金屬/木材/塑料等不同材料因溫度波動導(dǎo)致的加工誤差（如金屬熱變形、塑料粘黏）。

3D打印機(jī)：①打印腔監(jiān)測，安裝于噴頭附近，實(shí)時(shí)采集-40℃~120℃的打印腔溫度，聯(lián)動冷卻風(fēng)扇調(diào)整轉(zhuǎn)速，減少PLA/ABS耗材因溫度不均導(dǎo)致的層間翹曲；②耗材干燥箱，監(jiān)測存儲環(huán)境濕度（＞50%RH易導(dǎo)致耗材受潮，打印時(shí)產(chǎn)生氣泡/拉絲），聯(lián)動加熱模塊維持濕度＜30%RH，延長耗材壽命并提升打印質(zhì)量。

3.智慧農(nóng)業(yè)：適配惡劣環(huán)境

在智能溫室大棚、糧倉存儲等場景中，NSHT30的抗污染涂層與高濕適應(yīng)性可發(fā)揮優(yōu)勢：溫室需維持25℃±2℃、60%~80%RH的作物生長環(huán)境，糧倉需控制濕度＜15%RH以防霉變，NSHT30可在高濕、多塵環(huán)境中持續(xù)穩(wěn)定工作，為灌溉、通風(fēng)系統(tǒng)提供可靠數(shù)據(jù)支撐，助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化。

作為國產(chǎn)傳感器代表，NSHT30 在比肩國際品牌性能的同時(shí)，具備更優(yōu)的性價(jià)比與更短的交付周期，可幫助企業(yè)在不犧牲產(chǎn)品品質(zhì)的前提下壓縮生產(chǎn)成本，尤其適配消費(fèi)級電子、批量生產(chǎn)等對成本敏感的場景。

六結(jié)語：國產(chǎn)技術(shù)賦能感知力

在智能化浪潮席卷各行各業(yè)的今天，溫濕度傳感器的精度、穩(wěn)定性與集成度直接決定智能設(shè)備的感知能力。納芯微NSHT30以CMOS-MEMS集成技術(shù)為核心，通過材料、算法、硬件的全鏈條優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)“高精度+低功耗+小尺寸”的綜合突破，為智能家居、醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域提供可靠的國產(chǎn)環(huán)境感知解決方案，為構(gòu)建國產(chǎn)智能、精準(zhǔn)的環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。