[其他]電容式濕度傳感器

無效

• 申請號: 88203648
• 申請日: 1988-03-03
• 公開（公告）號: CN88203648U
• 公開（公告）日: 1988-10-19
• 發明（設計）人: 周維新
• 申請（專利權）人: 國家氣象局氣象科學研究院中尺度氣象研究所
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;G01D5/24
• 代理公司: 國家氣象局專利事務所
• 代理人: 宋兆清,姜林

本實用新型提供一種改進的電容式濕度傳感器，屬濕度測量裝置。

近年來世界上廣泛采用芬蘭瓦依薩拉公司生產的HMP型電容式濕度傳感器，該濕度傳感器是以一個高分子薄膜濕敏電容為濕度感應元件，以一個分立晶體管多諧振蕩器、兩個集電極輸出濾波器及直流差動輸出端構成換能電路。同時高分子薄膜濕敏電容也做為多諧振蕩器兩個定時電容之一。由差動輸出的直流電壓指示濕敏電容所感受的相對濕度。

由于客觀上要求傳感器工作的溫度范圍很寬，如氣象觀測要求負40°到40℃，所以傳感器要有較高的溫度穩定性。上述HMP型電容式濕度傳感器。為得到高溫度穩定性，要對多諧振蕩器的兩個晶體三極管進行嚴格篩選，以選得較高的參數對稱性，這就造成了生產的工藝性差而產品成本高。另外，一般的高分子薄膜濕敏電容的電容值與濕度間的關系具有較大的正二次項系數的非線性，上述傳感器換能電路雖有一定的負向補償作用，但還不足，所以對濕敏電容本身的線性要求較高，這就使生產中大量線性較差的濕敏電容被淘汰，從而也增加了生產成本。

本實用新型的任務是提供一種改進的換能電路，使傳感器具有較高的溫度穩定性和輸出的高線性，并簡化工藝，降低成本。

本實用新型是以如下技術方案實現的：

多諧振蕩器采用孿生晶體三極管代替分立的兩個晶體三極管。孿生管由于結構上的對稱性和工藝上的一致性，使兩管的參數在大范圍溫度環境和工作狀態下具有很高的對稱性，所以提高了整個傳感器的溫度穩定性。

在換能電路的輸出端跨接一個非線性補償線路，如跨接一個正向接法的晶體二極管或二極管與適當阻值電阻相串聯的電路。換能電路輸出低于二極管正常開啟電壓時，二極管相當于一個隨電壓增大內阻減小的非線性電阻，它可以對具有正二次項系數的換能電路的輸出特性曲線起到補償作用。根據未補償的傳感器輸出非線性的程度，可選用不同型號的二極管，或將二極管與適當的電阻串聯后再跨接到輸出端，可以得到靈活的補償效果。同時二極管的負溫度系數也部分地補償了濕敏電容的正溫度系數。

通過上述技術方案改進的電容式濕度傳感器大大提高了其溫度穩定性和輸出的線性，簡化了工藝降低了成本。更重要的是，本實用新型改進的換能電路為我國研制高分子薄膜濕敏電容提供了可以在低溫條件下使用的測試線路，并為生產過程中出現的線性欠佳的高分子薄膜濕敏電容提供了使用可能。總之，通過該技術方案對換能電路改進的辦法，可促進該形式傳感器的國產化。

以下結合實施例及附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。

圖1是本實用新型的原理線路圖。

圖2是兩種不同型號二極管非線性補償作用曲線。

如圖1，T₁、T₂、C₁、C₂、R₁、R₂、W₁、R₃、R₄、C₇組成一個多諧振蕩器，其中C₁是濕度感應元件本實施例選用HM6061型或國產其它型號的濕敏電容。T₁與T₂分別為1FCK型孿生晶體開關三極管之一。R₅、C₅與R₆、C₆分別為T₁與T₂集電極輸出濾波器，a端與b端為T₁與T₂集電極輸出經濾波后直流分量差動輸出端。D為正向跨接在輸出端的晶體二極管，本實施例選用2AP系列，可根據輸出非線性情況選用不同的序號管。e端接于3.6V直流電源，C₃與C₄為濾波電容。本實施例其它元件參數如下：C₂為39p，R₁、R₂為10K，R₃、R₄、R₅、R₆均為390Ω，C₃、C₄、C₅、C₆均為0.01μ，C₇為2200P，W₁與W₂為2.2K的電位器。