[其他]濕度測量儀

無效

• 申請號: 86204690
• 申請日: 1986-10-17
• 公開（公告）號: CN86204690U
• 公開（公告）日: 1987-07-29
• 發明（設計）人: 曹德福;駱如枋
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海冶金研究所
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;G01W1/00
• 代理公司: 中國科學院上海專利事務所
• 代理人: 季良赳,沈德新

本實用新型是以金屬——氧化物——半導體型Al₂O₃濕度傳感器作為測濕元件的濕度測量儀，屬于測量環境濕度的儀器。

金屬——氧化物——半導體型Al₂O₃濕度傳感器是典型的MOS電容器，通過多孔Al₂O₃在不同氣相濕度條件下吸脫濕后MOS電容器介電常數的變化所反映的MOS電容變化來測量氣相濕度。為對這類濕度傳感器所反映的濕度變化進行測量，必須配有適當的測量儀表。本實用新型就是以MOS型Au－Al₂O₃－Si濕度傳感器配以專門的電容測量儀表構成的。

作為測濕元件的MOS型Al₂O₃濕度傳感器，近年來已得到較快的發展，它具有重量輕、體積小、靈敏、方便、連續檢測等優點，通過制作工藝的控制，可以分別制成絕對濕度傳感器和相對濕度傳感器（如美國專利US 4143177，US4277742）。但由于已有的MOS型Al₂O₃傳感器中，作為氧化層的多孔Al₂O₃的晶相結構都是微細r相和大量無定型Al₂O₃的混合相，而r－Al₂O₃十分活潑，表面能態高，當化學吸附水汽成OH基團時，容易發生相變，最終生成Al（OH）₃，并伴隨著體積增大，使Al₂O₃的孔洞變小，孔深變淺，Al₂O₃的表面積減小，吸附容量也隨之變小，傳感器性能不穩定，靈敏度降低，引起傳感器性能長期漂移。特別是相對濕度傳感器通常在大氣下使用，環境水含量高，性能漂移更為嚴重，因此MOS型Al₂O₃相對濕度傳感器在工藝上更加困難，不易做好。要既能測量低濕絕對濕度和高濕相對濕度的MOS型Al₂O₃濕度傳感器更難實現。

另外，通常的電容測量儀可采用（1）諧振法；（2）雙T網絡法；（3）充放電時間測量法；（4）電橋測量法；（5）正交分量法。上述前三種方法的測量誤差太大，不適用于濕度測量；而電橋法雖然測量范圍大（1×10^－8～10³μf）、精度高（優于1×10^－4），但成本高，使用麻煩。此外，這四種方法都要受到被測電容漏電阻的影響。而Si－MOS型多孔Al₂O₃濕度傳感器的等效電路是RC并聯型電路，其漏電阻R隨濕度和其它條件影響，變化幅度較大，因此上述前四種方法難以消除漏電阻的影響，難以正確測量反映濕度變化的電容值。最后一種正交分量法是向RC并聯電路輸入正弦信號，信號通過移相電路產生相移，分成相位差為90°的實數與虛數部分，通過相敏檢波網絡直接測量只反映電容值的正交分量（虛數部份），從而可避免電阻變化的影響。因此，正交分量法不但精度高，線路簡單，具有快速、穩定的特點，而且能有效的消除RC電路中，電阻R的變化對電容測量的影響，應是特別適合MOS型濕度傳感器的二次儀表。雖然該方法的電容測量范圍不如電橋法寬，但測量MOS型濕度傳感器所反映的電容值范圍，則完全可以滿足。可惜，這一測量方法尚未在濕度測量儀上得到使用。

本實用新型的目的在于針對現有濕度測量儀器的不足，使濕度測量儀能夠穩定，連續地測量絕對濕度或者相對濕度，并能有效地排除MOS結構漏電阻對測量精度的影響，解決MOS型Al₂O₃濕度傳感器性能的長期漂移問題。