[發(fā)明專利]一種基于電磁感應(yīng)的無源濕度檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911107579.0
• 申請(qǐng)日: 2019-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN112798651B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛蘭群;薛亦飛;于萍;蔣亞楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N27/02
• 分類號(hào): G01N27/02;A61B5/08
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 白雪靜

1.一種基于電磁感應(yīng)的無源濕度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

濕度傳感器，所述濕度傳感器包括第一感應(yīng)線圈和濕度響應(yīng)單元，所述濕度響應(yīng)單元與所述第一感應(yīng)線圈形成導(dǎo)電回路，其中，所述濕度響應(yīng)單元的阻抗隨環(huán)境濕度的變化而變化；

讀出裝置，所述讀出裝置包括第二感應(yīng)線圈和阻抗測(cè)量單元，所述阻抗測(cè)量單元用于向所述第二感應(yīng)線圈輸出第一交變電流，以使所述第二感應(yīng)線圈與所述第一感應(yīng)線圈耦合形成感應(yīng)電流，并基于所述感應(yīng)電流，獲取所述濕度響應(yīng)單元當(dāng)前所處環(huán)境的濕度；

所述阻抗測(cè)量單元包括：

與所述第二感應(yīng)線圈相連的阻抗測(cè)量模塊，用于檢測(cè)所述感應(yīng)電流，根據(jù)所述感應(yīng)電流獲取所述濕度檢測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)阻抗；

微控制模塊，所述微控制模塊與所述阻抗測(cè)量模塊相連，用于控制向所述第二感應(yīng)線圈輸出第一交變電流，并獲取所述阻抗測(cè)量模塊反饋的所述系統(tǒng)阻抗，以及根據(jù)所述第二感應(yīng)線圈的阻抗和所述系統(tǒng)阻抗確定所述濕度響應(yīng)單元的當(dāng)前阻抗，并根據(jù)所述濕度響應(yīng)單元的當(dāng)前阻抗得到環(huán)境濕度；

所述阻抗測(cè)量單元，還包括：

通信模塊，用于向上位機(jī)發(fā)送所述環(huán)境濕度；

所述阻抗測(cè)量單元，還包括：

供電模塊，用于為所述阻抗測(cè)量模塊、所述微控制模塊和所述通信模塊供電；

所述系統(tǒng)阻抗與所述濕度響應(yīng)單元的阻抗之間存在如下對(duì)應(yīng)關(guān)系：

其中，Z_system為所述系統(tǒng)阻抗，R_electrode為所述濕度響應(yīng)單元的阻抗，R_coil1為所述第一感應(yīng)線圈的電阻，L_coil1為所述第一感應(yīng)線圈的電感，R_coil2為所述第二感應(yīng)線圈的電阻,L_coil2為所述第二感應(yīng)線圈的電感，M為所述第一感應(yīng)線圈和所述第二感應(yīng)線圈的互感系數(shù)，ω為所述第一交變電流的角頻率；

所述濕度響應(yīng)單元的阻抗采用如下公式確定：

其中，R_electrode為所述濕度響應(yīng)單元的阻抗，f為所述第一交變電流的頻率，L_coil1為所述第一感應(yīng)線圈的電感，Z_system為所述系統(tǒng)阻抗，Z_coil2為所述第二感應(yīng)線圈的阻抗。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述濕度響應(yīng)單元包括傳感電極，所述傳感電極含有濕度響應(yīng)材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濕度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述濕度響應(yīng)材料包括氧化石墨烯、氧化石墨炔或氯化鋰。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述濕度傳感器和所述讀出裝置均通過柔性印刷電路實(shí)現(xiàn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述阻抗測(cè)量單元可基于AD5933的阻抗轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)。