[發明專利]基于電容的濕度傳感器

在審

• 申請號: 201310044201.7
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103245701A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 格雷姆·L·賈維斯;邁克爾·L·羅得斯;拉里·L·亨德里克森;克萊頓·S·莫頓;詹姆斯·A·錢伯斯
• 申請（專利權）人: 迪爾公司
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 汪洋

1.一種基于電容的濕度傳感器，包括：

具有內部空腔的套管；

插入所述內部空腔的容器，該容器填充有土壤或其它材料；和

一對環狀導電帶，該對環狀導電帶圍繞所述套管的外部，形成電容器并且提供頻率輸出。

2.根據權利要求1所述的基于電容的濕度傳感器，其中所述土壤或其它材料是水飽和的。

3.根據權利要求1所述的基于電容的濕度傳感器，其中所述土壤或其它材料是干的。

4.根據權利要求1所述的基于電容的濕度傳感器，其中所述頻率輸出涉及所述土壤或其它材料的含水量。

5.根據權利要求1所述的基于電容的濕度傳感器，其中所述電容器被連接到固定的電感器，以形成自激振蕩器。

6.根據權利要求1所述的基于電容的濕度傳感器，其中，所述套管是中空的圓筒狀的塑料體。

7.一種基于電容的濕度檢測方法，包括下述步驟：

使用材料填充具有已知體積的容器；

將所述容器插入中空套管中；以及

獲得來自一對環狀導電環的頻率輸出，該對環狀導電環圍繞所述中空套管的圓周定位并且連接到固定的電感器，以形成具有可變頻率輸出的振蕩器。

8.根據權利要求7所述的基于電容的濕度檢測方法，還包括下述步驟：

使用具有已測量體積的水使所述材料飽和，并且獲得用于飽和材料的頻率輸出。

9.根據權利要求7所述的基于電容的濕度檢測方法，還包括下述步驟：

將水倒入所述容器中，并且獲得用于水的頻率輸出。

10.根據權利要求7所述的基于電容的濕度檢測方法，進一步包括下述步驟：

將干燥基質放置在所述容器中，并且獲得用于所述干燥基質的頻率輸出。

11.根據權利要求7所述的基于電容的濕度檢測方法，進一步包括下述步驟：

通過將來自所述材料的頻率輸出與已知材料的頻率輸出進行比較而表征所述材料。

12.根據權利要求7所述的基于電容的濕度檢測方法，進一步包括下述步驟：通過獲得用于所述容器中的多種材料中的每一種的頻率輸出而校準基于電容的濕度傳感器。

13.根據權利要求7所述的基于電容的濕度檢測方法，進一步包括下述步驟：作為所述頻率輸出的函數確定體積含水量。

14.根據權利要求13所述的基于電容的濕度檢測方法，進一步包括下述步驟：

通過使用所述頻率輸出和所述體積含水量來確定在一方程式中的至少一個擬合常數而校準基于電容的濕度傳感器，在該方程式中所述體積含水量是所述頻率輸出的函數。

15.根據權利要求7所述的基于電容的濕度檢測方法，進一步包括下述步驟：確定在方程式W_V＝((NR-C)/A)^(1/B)中的擬合常數A、B或C，其中W_V是在所述容器中的飽和土壤的體積含水量，并且NR是用于所述頻率輸出的歸一化值。

16.一種基于電容的濕度傳感器的校準方法，包括下述步驟：

從基于電容的濕度傳感器獲得用于多種物質中的每一種的頻率輸出，所述多種物質包括但不限于空氣、水、干燥基質和飽和材料；

測量用于使所述材料飽和的體積含水量；以及

確定一方程式中的至少一個擬合常數，在該方程式中體積含水量是所述頻率輸出和多個擬合常數的函數。

17.根據權利要求16所述的基于電容的濕度傳感器的校準方法，進一步包括下述步驟：

將承載有基于電容的濕度傳感器的探測器插入直徑大于該探測器的校準夾具中，以及

將所述多種物質中的每一種放入在所述校準夾具中。

18.根據權利要求16所述的基于電容的濕度傳感器的校準方法，進一步包括下述步驟：

將所述多種物質中的每一種放入容器中，以及

將所述容器插入所述基于電容的濕度傳感器的一對導電環內。

19.根據權利要求16所述的基于電容的濕度傳感器的校準方法，進一步包括下述步驟：

使用連接到中空的塑料套管的外表面的導電環將容器插入所述中空的塑料套管中。