[實(shí)用新型]一種溫度濕度復(fù)合傳感器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820065019.4
• 申請(qǐng)日: 2008-09-04
• 公開（公告）號(hào): CN201322660Y
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃立基;陳志昌;鄧文紅;王高峰;江蘇剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 矽翔微機(jī)電系統(tǒng)(上海)有限公司成都分公司
• 主分類號(hào): G01K7/18
• 分類號(hào): G01K7/18;G01N25/56
• 代理公司: 成都賽恩斯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 王璐瑤

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及環(huán)境溫度和濕度集成傳感儀表，特別是涉及一種微功耗的MEMS溫度濕度復(fù)合傳感器。

背景技術(shù)

溫度和濕度傳感器廣泛用于環(huán)境溫度和濕度的測(cè)控，例如房間內(nèi)的溫度和濕度測(cè)控，汽車內(nèi)的溫度和濕度測(cè)控，工廠工作環(huán)境的溫度和濕度測(cè)控等等。溫度和濕度的測(cè)控往往是同時(shí)需要，缺一不可的。

在這兩種傳感器中，現(xiàn)有的溫度傳感器有多種技術(shù)可以達(dá)成，但以熱電偶和熱敏電阻原理制備的溫度傳感器占據(jù)了絕大多數(shù)的市場(chǎng)。特定材料(如Pt)隨溫度的變化十分穩(wěn)定，因而可以制作高精度的溫度傳感器。而濕度傳感器雖然也有200多年的歷史，但高精度濕度傳感器的制作一直是技術(shù)上的一個(gè)難題。濕度傳感測(cè)量技術(shù)主要分為二大類：一類是水分子親和力型，這類傳感器也是目前市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，其利用水具有較大的偶極矩容易吸附在某些材料的表面并滲透其內(nèi)部改變其物理特性的現(xiàn)象，經(jīng)過各類工藝，并根據(jù)其相應(yīng)材料的物理特性變化制成或電阻式或電容式或長(zhǎng)度變化毛發(fā)式濕敏傳感器。這類傳感器的一個(gè)主要問題是由于水分子進(jìn)入特定的材料后，在外界條件變化時(shí)不易及時(shí)脫離該材料從而使得這類傳感器的重復(fù)使用性差，響應(yīng)時(shí)間慢，特別是在環(huán)境變化大如結(jié)露或結(jié)霜時(shí)容易損壞；另外在惡劣的環(huán)境下(如塵埃較多)或其它容易產(chǎn)生污染的環(huán)境中，這類傳感器的性能會(huì)大大降低乃至造成損壞。另一類是非水分子親和力型傳感器，其通過測(cè)量環(huán)境的物理特性，如通過熱敏電阻、或環(huán)境的紅外吸收、或微波、或超聲波在環(huán)境中的傳輸特性等來測(cè)量環(huán)境的濕度變化；它們的特點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間快，受環(huán)境影響較小，不易損壞，但微波或超聲波或紅外的方式制作的濕敏傳感器成本較高、體積較大；對(duì)于采用熱敏電阻的方式，需要將一個(gè)熱敏電阻封裝在一個(gè)密封的空間內(nèi)，并將另一個(gè)相同的與環(huán)境接觸的熱敏電阻置于同一個(gè)電橋上，對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)而言，要使兩個(gè)熱敏電阻性能上高度一致相對(duì)困難，成本也較高。

近年來利用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS，Micro?Electro?Mechanical?Systems)芯片與大規(guī)模集成電路技術(shù)結(jié)合制作的傳感器在制造成本上有了相當(dāng)?shù)母挠^，使得長(zhǎng)期依賴于傳統(tǒng)技術(shù)的傳感器有了全新的發(fā)展契機(jī)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能同時(shí)提供溫度和濕度的測(cè)量，具有快速響應(yīng)時(shí)間、高靈敏度和高度可靠性，封裝靈活，可用于多種環(huán)境溫度和濕度測(cè)量的低成本、微功耗溫度濕度復(fù)合傳感器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型提出的溫度濕度復(fù)合傳感器，包括用于獲取原始信號(hào)的一次儀表和進(jìn)行原始信號(hào)處理的二次儀表，所述一次儀表是MEMS溫度濕度傳感器檢測(cè)模塊，所述二次儀表包括微控制器模塊、分別與微控制器模塊相連的信號(hào)處理模塊和存儲(chǔ)模塊，MEMS溫度濕度傳感器檢測(cè)模塊與所述信號(hào)處理模塊相連，電源模塊向一次儀表和二次儀表供電。所述二次儀表還包括分別與微控制器模塊相連的時(shí)鐘模塊、信號(hào)輸出模塊。

所述MEMS溫度濕度傳感器檢測(cè)模塊由防腐蝕基板，和兩塊集成MEMS溫度濕度傳感芯片構(gòu)成。兩塊集成MEMS溫度濕度傳感芯片均設(shè)置在防腐蝕基板的上端，處于同一電路橋路上；其中一塊集成MEMS溫度濕度傳感芯片置于導(dǎo)熱性優(yōu)良的密封金屬腔體內(nèi)作為參考芯片，另一塊集成MEMS溫度濕度傳感芯片置于相同材質(zhì)的開放金屬腔體內(nèi)，即密封金屬腔和開放金屬腔為相同材質(zhì)；相同條件下的兩塊集成MEMS溫度濕度傳感芯片處于同一電路橋路上，將使兩者的相同性大大增加，從而減少由于其他原因造成的兩者差異帶來的對(duì)測(cè)量的影響，因此本實(shí)用新型能提供高精度的溫度和濕度測(cè)量。本實(shí)用新型可以是壁掛式，用于測(cè)控室內(nèi)溫度和濕度，也可以是插入式，用于測(cè)控風(fēng)道等環(huán)境的溫度和濕度。對(duì)于插入式溫度濕度復(fù)合傳感器，設(shè)有探測(cè)罩置于所述MEMS溫度濕度傳感器檢測(cè)模塊的外層。