[發明專利]一種濕度傳感器

在審

• 申請號: 201610169186.2
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN107228882A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 劉宗波;維塔利·伊格納托維奇
• 申請（專利權）人: 北京科百宏業科技有限公司
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02
• 代理公司: 北京市清華源律師事務所11441
• 代理人: 沈泳,王永秀

技術領域

本申請涉及電子設備領域，具體涉及一種濕度傳感器。

背景技術

濕度傳感器被廣泛應用于工業、農業生產和人類的日常生活中，在農業生產中，如農場、麥田，人們利用濕度傳感器提供的數據了解降雨情況、土壤墑情，在果園、蔬菜大棚，濕度也是一項重要信息，結合其它數據，幫助種植者判斷是否需要灌溉，病蟲害的發生機率以及是否要采取措施；在倉庫，幫助監測倉庫環境及所儲存農產品的狀況。尤其近年來，隨著物聯網的興起，濕度傳感器的作用會越來越重要。

一般的濕度傳感器有幾種類型：

最簡單的一種由兩個金屬電極和連接在兩個金屬電極間的多孔材料組成，所用電源是直流電。當金屬電極兩端加上直流電壓，兩電極間的阻抗大小反應濕度大小。這種濕度傳感器通常只有一個阻抗閾值，當測得的阻抗低于所述閾值時，就認為是濕；否則，就是干。這種濕度傳感器的優點是結構簡單，成本低；缺點是：1)精度低，所述多孔材料很難模擬葉片的形狀；2)直流電會使金屬電極在含鹽的潮濕環境下發生電化學反應而引起電蝕。

在現有專利中，也有在金屬電極兩端加上交流電壓，利用兩電極間的阻抗大小檢測濕度大小。專利CN204426210U提供了“一種用于扦插育苗的葉片濕度傳感器”，所述濕度傳感器采用交流電壓，通過測量兩個金屬電極間的阻抗來感測濕度，但該濕度值只是簡單的一個用于控制加熱回路的閾值，當濕度高于設定閾值，加熱回路工作；當濕度低于設定閾值，加熱回路關閉。顯然，這種只有“干”、“濕”兩種狀態的傳感器只能應用于對濕度數據精度要求不高的場合。

另一種濕度傳感器是電容式濕度傳感器，電容式濕度傳感器是一種非接觸式的，利用電容耦合技術來測量濕度，優點是穩定；缺點是1)結構復雜，造價高；2)容易受其它電容體的影響，如植物的其它部分，鳥類、昆蟲等的影響。

另外，還有一些濕度傳感器通過感測被測物的介電常數來估算被測物的濕 度，類似的，專利CN103293189A提供了“一種植物葉片表面濕度傳感器及其測量裝置”，所述濕度傳感器電極部分模擬葉片形狀的，所述濕度傳感器的模擬葉片分成兩個部分，左邊的部分由兩個環狀的銅格柵金屬電極，利用輸入、輸出電極頻率的衰減來感測葉面上的濕度；右邊的部分有兩個仿葉紋路的格柵狀金屬電極，所述金屬電極粘在葉面的兩側，所述濕度傳感器的葉面是對水汽靈敏度高的醋酸纖維素高分子材料，兩個金屬電極與中間的葉面形成電容，由電容的變化來測量葉片濕度的變化，左、右兩部分測量值的結合形成最終濕度。所述濕度傳感器電極部分能夠模擬葉片形狀，采用射頻反射和電容原理能獲得定量的濕度值，但是結構復雜，不僅需要兩組濕度測量裝置，還需要一個帶微處理器的處理平臺共同工作，且受結構所限，所述濕度傳感器和處理平臺距離短，濕度測量的空間范圍受限，另外，柔性的葉片材質也極易在工作中造成金屬電極的損傷。

發明內容

本申請提供一種濕度傳感器，克服了目前利用被測物的阻抗來檢測濕度的濕度傳感器只有“干”、“濕”兩種狀態，不能精確測量濕度值得缺陷，又避免了電容式、介電常數式結構復雜，造價高，且易受其它非被測物影響的不足。

本申請提供的濕度傳感器，包括：

產生檢測驅動電信號并輸出的驅動單元；

電極單元，所述電極單元包括在電路中彼此電隔絕的兩個金屬電極：驅動電極和感應電極；所述驅動電極和所述感應電極以設定的形狀附著在基板上；所述兩個金屬電極間介質物的濕度變化會引起所述兩個金屬電極間阻抗的變化；所述驅動電極接收所述驅動單元輸出的檢測驅動電信號，所述感應電極通過與所述驅動電極之間的阻抗產生電感應，隨之產生感應信號作為電檢測信號輸出；

感應單元，所述感應單元與所述感應電極耦合，接收由所述感應電極輸出的電檢測信號，并將所述電檢測信號處理為符合要求的濕度檢測信號并輸出。

可選的，所述驅動單元包括交流電生成電路；所述檢測驅動電信號為該交流電生成電路輸出的交變電流。

可選的，所述交流電生成電路采用非穩態多諧振蕩電路形式。

可選的，所述基板是采用絕緣材料制成的薄板，包括：

與待檢測濕度的植物葉片相似的葉片形狀，作為所述電極單元載體的電極區；

作為所述驅動單元、所述感應單元電路載體，包括為所述濕度傳感器供能的輸入、接地端口、所述感應單元的輸出端口的電路區；

所述電極區與所述電路區連成一體。