FI96547C - Vakiolämpötilaisena toimiva hygrometri - Google Patents
Vakiolämpötilaisena toimiva hygrometri Download PDFInfo
- Publication number
- FI96547C FI96547C FI882576A FI882576A FI96547C FI 96547 C FI96547 C FI 96547C FI 882576 A FI882576 A FI 882576A FI 882576 A FI882576 A FI 882576A FI 96547 C FI96547 C FI 96547C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- resistive conductor
- hygrometer according
- hygrometer
- base plate
- sensor
- Prior art date
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 82
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 48
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 12
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 2
- 241000209140 Triticum Species 0.000 claims 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 34
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 21
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 2
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 2
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 1
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- QUQFTIVBFKLPCL-UHFFFAOYSA-L copper;2-amino-3-[(2-amino-2-carboxylatoethyl)disulfanyl]propanoate Chemical compound [Cu+2].[O-]C(=O)C(N)CSSCC(N)C([O-])=O QUQFTIVBFKLPCL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N lead tin Chemical compound [Sn].[Pb] LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000004682 monohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- LJCNRYVRMXRIQR-OLXYHTOASA-L potassium sodium L-tartrate Chemical class [Na+].[K+].[O-]C(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O LJCNRYVRMXRIQR-OLXYHTOASA-L 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000011006 sodium potassium tartrate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052613 tourmaline Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011032 tourmaline Substances 0.000 description 1
- 229940070527 tourmaline Drugs 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/036—Analysing fluids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/025—Change of phase or condition
- G01N2291/0256—Adsorption, desorption, surface mass change, e.g. on biosensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02845—Humidity, wetness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
9654'
Vakiolämpötilaisena toimiva hygrometri Tämän keksinnön kohteena on hygrometri. Keksintö liittyy yleisesti parannettuun kosteusmittauslaitteeseen 5 ilman vesihöyrypitoisuuden mittaamiseksi. Erityisesti keksintö koskee vakiolämpötilaisena toimivaa hygrometrin an-turilaitetta ja sorptiohygrometrin anturilaitetta, joka on toiminnaltaan herkkä ja stabiili sekä yksinkertainen ja edullinen valmistaa. Keksintöön sisältyy myös tulenkestä-10 välle pohjalevylle valmistettujen kapasitiivisten, resis-tiivisten ja akustiseen pinta-aaltotekniikkaan perustuvien kosteusantureiden sekä yleensä pohjalevylle valmistettujen antureiden vakiolämpötilainen toiminta.
Sähköisen kosteusmittauksen tekniikka on kypsä ja 15 hyvin kehittynyt tekniikan ala. Hygroskooppisia materiaaleja on käytetty sorptioilmaisimissa kidemikrovaaoissa, eristeinä kondensaattoreissa ja pinnoitteina elektrodeissa, jotka yhdessä toimivat muuttuvina resistansseina. Herkimpiin hygrometreihin kuuluvat pietsosähköisiä kvartsiki-20 teitä käyttävät sorptiohygrometrit, joiden toiminta perustuu vesihöyryn adsorptioon värähtelevän kvartsikiteen hygroskooppiseen pinnoitteeseen. Seurauksena oleva painon lisääntyminen muuttaa värähtelytaajuutta määrällä, joka on verrannollinen painon lisäykseen, ja laite toimii hyvin 25 herkkänä mikrovaakana. Useita esimerkkejä pinnoitetuissa pietsosähköisissä analysaattoreissa käytetyistä mikrovaa-kamekanismeista on esitetty US-patentissa 3 164 004, jossa annetaan tietoja eri materiaaleista, joita voidaan käyttää herkkinä pinnoitteina, ja jossa selitetään myös mikrovaa-30 katekniikan yksityiskohtia. William H. King, Jr. on kuvannut kvartsikiteiden käyttöä sorptioilmaisimissa laajasti otsikolla "Using Quartz Crystals as Sorption Detectors" lehden "Research/Development" huhti- ja toukokuun 1969 numeroissa vastaavasti sivuilla 28-34 ja 28-33. Mikrovaa-35 katekniikasta antaa lisää tietoja US-patentti 3 253 219, 2 S654"' joka selittää korroosionopeuden mittauksia kidemikrovaaka-tekniikkaa käyttäen. Myöhemmin US-patentti 4 562 725 antaa tietoa joukosta kosteusherkkiä kalvopinnoitteita, joita voidaan käyttää mikrovaakakiteissä sekä myös resistiivi-5 sissä antureissa.
Metallioksidien, ja erityisesti alumiinioksidin, käytöstä kosteuden tunnustelussa antaa tietoa US-patentti 2 237 006, joka kuvaa kapasitanssityyppistä kosteusantu-ria, jossa käytetään alumiinioksidia hygroskooppisena ker-10 roksena kondensaattorilevyjen välissä. US-patentti 3 075 385 kehittää edelleen tätä lähestymistapaa käyttäen alumiinioksidia eristeenä radiosondeihin tarkoitetussa kapa-sitiivisessa hygrometrissä. US-patentit 3 523 244 ja 4 143 177 kuvaavat myös kapasitiivisia hygrometrejä, joissa käy-15 tetään alumiinioksidia kosteusherkkänä elementtinä konden saattorilevyjen välissä, ja jälkimmäinen patentti antaa myös tietoa alumiinioksidin ja piidioksidin käytöstä kosteusherkkänä elementtinä puolijohdekomponenttien rakenteissa. Lisäksi saadaan tietoa erillisistä lämmitysvastuk-20 sista sekä lämpötilaa tunnustelevista vastuksista tai puolijohteista, joita käytetään kuvattujen oksidieristeiden kapasitiivisten hygrometrien yhteydessä.
Polymeerikalvoja käytetään laajasti kosteusherkkinä elementteinä, ja US-patentti 4 164 868 antaa tietoa hyg-25 roskooppisten polymeerikalvojen käytöstä eristeinä kapasi- tiivisissa kosteusantureissa. US-patentit 3 350 941, 3 582 728 ja 3 802 268 kuvaavat ja määrittelevät muita kapasi-tiivisissa kosteusantureissa käytettyjä hygroskooppisia kalvoja.
30 Tekniikan tason hygrometrien anturit toimivat yleensä ympäristön lämpötilassa, ja siksi niihin voi helposti kertyä kosteutta, mikä rajoittaa niiden toiminta-herkkyyttä. Alumiinioksidia käyttävät kosteusanturit havainnollistavat usein ympäristön lämpötilassa toimimisessa 35 johtuvaa huonoa kalibrointistabiiliutta. Alumiinioksidin il 9654' 3 reagointi veden kanssa, alumiinioksidin ja hydroksidin reagoinnin aste, ilmenee kalibroinnin epästabiiliutena, joka usein sekoitetaan hystereesiin. Monissa kapasitiivis-ten hygrometrien antureissa, joissa käytetään eristeenä 5 hygrometrisiä kalvomateriaaleja, paljastuvat monet samoista puutteista. Etenkin jos sellaiset anturit kastuvat tai tulevat kosteuden kyllästämiksi, kuluu äärimmäisen pitkä aika, ennen kuin ne kuivuvat ja pystyvät jälleen reagoimaan ilmankosteuden muutoksiin. Tiettyjen kapasitiivisten 10 hygrometrien antureiden toimintaa rajoittaa tai heikentää osittain välttämätön metallielektrodi hygroskooppisen kerroksen molemmilla pinnoilla.
Edellä mainitut heikkoudet voidaan välttää keksinnön mukaisella hygrometrillä, jolle on tunnusomaista, että 15 se käsittää: pietsosähköisen pohjalevyn, joka sisältää siihen kiinnitetyn sorptiivisen materiaalin; kuumentimen, joka on sovitettu pitämään pohjalevyn vakiolämpötilassa; 20 elektrodit, jotka on sijoitettu pohjalevyn vastak kaisille puolille; ja elektrodeihin kytketyn oskillaattoripiirin, joka on sovitettu saattamaan pohjalevyn värähtelemään ja kehittämään signaalin, joka on verrannollinen värähtelyn taajuu-25 teen, värähtelyn taajuuden ollessa suhteessa sorboituneen veden määrään.
Keksintö voittaa monet niistä ongelmista, jotka koskevat tekniikan tason hygrometrien antureita, ja saa aikaan merkittävän parannuksen hygrometrin anturin toimi-30 essa ja reagointinopeudessa käyttämällä hyväksi aktiivisen anturielementin säädettyä vakiolämpötilaista toimintaa. Näin menetellen syntyy tilanne, ikäänkuin koko anturin ympäristö olisi säädetyssä lämpötilassa. Hygrometrin anturi desorboidaan tai kuivataan säännöllisin väliajoin 35 tai vaadittaessa. Parannettu sorptiohygrometrin vakioläm-
9654V
4 pötilainen mikrovaaka-anturi sekä myös parannuksen soveltaminen muihin, kapasitiivista, resistiivistä tai akustisen pinta-aaltotekniikan käyttöön perustuvaa tyyppiä oleviin, pohjalevylle valmistettuihin hygrometrin antureihin 5 selitetään jatkossa.
Keksinnön mukainen vakiolämpötilaisena toimiva hyg-rometri sisältää eristävän pohjalevyn, jolla on esimerkiksi platinametallia oleva resistiivinen johdin, jonka vastuksen lämpötilakerroin on positiivinen, sorptiivisen pin-10 noitteen johtimen päällä, takaisinkytkennällä ohjatun sähköisen piirin resistiivisen johtimen toimintalämpötilan (resistanssin) pitämiseksi vakiona sekä vaatimusten mukaisen sähköisen piirin sorboituneen vesihöyryn määrän tun-nustelemiseksi tai havaitsemiseksi. Ensisijaisessa sovel-15 lutusmuodossa aktiivinen sorptiivinen pinnoite on alumii nioksidia, joka on anodisoitu platinavastuksen päälle kerrostetusta alumiinimetallista. Tässä ensisijaisessa sovel-lutusmuodossa eristävä pohjalevy on pietsosähköinen kide, esimerkiksi kvartsikide, joka on tukirakenteena myös toi-20 selle elektrodille, RF-elektrodille. Kun kiteen elektrodi-pari, RF-elektrodi ja resistiivinen johdin, kytketään RF-oskillaattoripiiriin kiteen saamiseksi värähtelemään, kiteelle rakennettu anturi yhdessä RF-oskillaattoripiirin kanssa toimii herkkänä kidemikrovaakana. Kun resistiivinen 25 johdin on kytketty takaisinkytkennällä ohjattuun Wheat-stonen siltaan, jota käytetään säätämään resistiivisen johtimen toiminta ennalta asetettuun vakiolämpötilaan ympäristön lämpötilan yläpuolelle, yhdistelmästä tulee vakiolämpötilaisena toimiva mikrovaakaa käyttävä sorptiohyg-30 rometri.
Jatkossa selitetään sovellutusmuotoja, joissa sorptiivinen pinnoite on levitetty molemmille elektrodeille ja myös koko anturilaitteen päälle. Myös sellainen sovellu-tusmuoto on selitetty, jossa toinen RF-elektrodi on lomi-35 tettu resistiivisen johtimen kanssa helpottamaan vakioläm- • · il 9654' 5 pötilan säädön ja RF-oskillaattoripiirin eristämistä toisistaan. Muut sovellutusmuodot tuovat esiin vaihtoehtoisia sorptiivisia tai hygroskooppisia pinnoitteita. Vielä eräissä sovellutusmuodoissa selitetään vakiolämpötilaisten 5 toiminnan käyttöä ja lämpötilakertoimeltaan sopivan resis-tiivisen johtimen soveltamista pohjalevylle valmistettuihin kapasitiivisiin,' resistiivisiin ja akustiseen pinta-aaltotekniikkaan perustuviin kosteusantureihin. Myös sellainen vakiolämpötilaisen toiminnan soveltaminen anturei-10 hin, jossa lämpötilakertoimeltaan sopiva resistanssi valmistetaan anturirakenteen sisään, selitetään. Keksintö voittaa monet tekniikan tason hygrometrien antureihin liittyvät ongelmat kosteuden kertymisen ja epästabiiliuden suhteen, koska keksinnön mukaan hygrometrin anturit toimi-15 vat optimaalisissa vakiolämpötilaolosuhteissa, ja ne myös kuivataan komennosta. Mikrohuokoisista metallioksideista saadaan maksimaalinen hyöty soveltamalla niitä selitettyyn anturirakenteeseen ilman, että niitä tarvitsee peittää osittain metallielektrodilla.
20 Keksinnön mukaisen hygrometrin edulliset suoritus muodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista 2-20.
Kuvio 1 on keksinnön periaatteiden mukaisesti valmistetulle kosteusanturille tarkoitetun vakiolämpötilan 25 takaisinkytketyn säädön ensisijaisen sovellutusmuodon yksinkertaistettu piirikaavio.
Kuvio la kuvaa kuvion 1 kaaviosta osan, jossa on esitetty rakenne vaihtoehtoisen vakion toimintalämpötilan valitsemiseksi kosteusanturille? 30 Kuvio 2 on perspektiivikuva keksinnön mukaisesti valmistetun kosteusanturin ensisijaisesta sovellutusmuo-dosta;
Kuvio 3 on kuviossa 2 kuvatun kosteusanturin perspektiivikuva taustapuolelta; 35 Kuvio 4 on kuvioiden 2 ja 3 kosteusanturin poikki- leikkausprojektio; 6 9654'
Kuvio 5 on keksinnön periaatteiden mukaisesti valmistetun kolminapaisen kosteusanturin osana käytetyn piet-sosähköisen kiteen värähtelyä ohjaavan kideoskillaattori-piirin yksinkertaistettu piirikaavio; 5 Kuvio 6 on kuvion 4 kosteusanturin kanssa saman laisen kosteusanturin toisen sovellutusmuodon poikkileik-kausprojektio; kuvio 7 on kuvion 4 kosteusanturin kanssa samanlaisen kosteusanturin vielä erään sovellutusmuodon poik-10 kileikkauskuva;
Kuvio 8 on kuvion 2 kosteusanturin vielä erään sovellutusmuodon perspektiivikuva; ja
Kuvio 9 on kuviossa 8 kuvatun nelinapaisen kosteus-anturin osana käytetyn pietsosähköisen kiteen värähtelyä 15 ohjaavan kideoskillaattoripiirin erityisen sovellutusmuodon yksinkertaistettu piirikaavio.
Keksinnön eräs tärkeä ominaispiirre on, että kos-teusilmaisimen anturielementtiä käytetään automaattisesti säädetyssä vakiossa lämpötilassa, jolloin saadaan toistet-20 tavasti sama herkkyys vesihöyrylle, ja itse anturielement-ti voidaan helposti puhdistaa kosteudesta komennolla luopumatta reagoinnin nopeudesta. Keksinnön ensisijainen so-vellutusmuoto on esitetty kuviossa 1, jossa on kuvattu vakiolämpötilaisena toimiva mikrovaakaan perustuva sorp-25 tiohygrometri. Mikrovaakamekanismissa 10 käytetään pietso-sähköistä pohjalevyä 11, jonka molemmin puolin ovat joh-dinkerrokset 12 ja 15. Johdinkerroksena 12 on resistanssina toimiva johdinkuvio, jossa on kaksi liitäntäaluetta 13a ja 13b sähköisiä kytkentöjä varten. Kerrostettu johdinpin-30 noite 12, esimerkiksi platina, on metallia, jolla on korkea resistanssin lämpötilakerroin, niin että sama vastus 12 voi toimia kuumennuselementtinä ja samanaikaisesti ilmaista omaa resistanssiaan toimiessaan takaisinkytkennällä säädetyn Wheatstonen sillan 12, 21, 22, 23 sähköisessä 35 piirissä, jossa differentiaalivahvistinta 24 käytetään il « « 9654' 7 sulkemaan takaisinkytkentäsilmukka ja tuottamaan sillalle ohjaussignaali. Resistiivinen johdinkuvio 12 päällystetään ohuella alumiinimetallikerroksella, joka anodisoidaan alu-miinimetallikerroksen muuttamiseksi ohueksi mikrohuokoi-5 seksi alumiinioksidipinnoitteeksi 16 (kuvio 2), joka kykenee adsorboimaan vesihöyrymolekyylejä. Yleensäkin kiinteät pinnat ja metallioksidit pyrkivät adsorboimaan kaasuja pienentääkseen pintaenergiaansa. Juuri alumiinioksidipin-noite 16 reagoi ympäristön kosteuden tai ilman vesihöyry-10 pitoisuuden muutoksiin. Alumiinioksidia käyttävät sorptio-hygrometrit ovat tunnettuja niille ominaisesta nopeasta reagoinnista, joka johtuu alumiinioksidipinnoitteen ohuudesta yhdistettynä hyvään adsorbointitehokkuuteen. Noin 7,7 x 1010 halkaisijaltaan 100...300 ängströmin huokosta 15 neliösenttimetriä kohti tuottaa alumiinoksidipinnoitteen 16 neliösenttimetriä kohti jopa 0,2 neliömetriä tehollista adsorbointipintaa. Kosteuden mittaus suoritetaan kirjaimellisesti punnitsemalla se vesihöyryn määrä, joka on sor-boitunut johtimen 12 pinnalla olevaan alumiinioksidiker-20 rokseen 16. Kun sorboitunut kosteus lisääntyy, kiteen 11 pinnalle kertyy lisää massaa, ja sen radiotaajuisen (RF) värähtelyn taajuus pienenee saaden siten aikaan kosteuden mittauksen oskillaattorin 5 annossa 28. Alumiinioksidia käyttävät sorptiohygrometrit reagoivat veden höyrynpainee-25 seen hyvin laajalla höyrynpaineen alueella. Yleensä sorption määrä on suoraan verrannollinen vesihöyryn osapainee-seen ja kääntäen verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan. Veden voimakas affiniteetti alumiinioksidin suhteen tekee näistä laitteista erittäin selektiivisiä veden hy-30 väksi. Ne eivät reagoi useimpiin muihin yleisiin kaasuihin eivätkä moniin orgaanisiin kaasuihin ja nesteisiin. Paksulla, yli 1 mikrometrin alumiinioksidikerroksella hallitsee suhteellista kosteutta osoittava ominaiskäyrä, kun taas ohuella, alle 0,3 mikrometrin alumiinioksidikerrok-35 sella hallitsee absoluuttista kosteutta osoittava ominais-käyrä .
9654' δ
Platina on suositeltava materiaali johdinkerrok-seksi 12 stabiiliutensa ja sähköisten ominaisuuksiensa vuoksi, ja koska se ei ole altis oksidin muodostumiselle. Johdinkerrokseen 12 voidaan käyttää myös nikkeliä, vaikka 5 ylimmät mahdolliset prosessointilämpötilat ovat nikkelille olennaisesti alhaisempia kuin platinalle, jotta vältettäisiin nikkelin Curien piste 385 °C, jonka yläpuolella nikkeli on altis oksidoitumiselle. Koska anturirakenteessa käytetään hyväksi alumiinioksidikerrosta 16, muiden raken-10 teessä käytettyjen metallien satunnainen oksidoituminen voi huonontaa hygrometrin toimintaa. Prosessointimenetelmät sekä platinalle että nikkelille voivat olla erilaisia ja saattavat tulla vaikuttavaksi tekijäksi anturimateriaalin valinnassa ja valmistuksessa. Silloin, kun nikkeliä 15 käytetään resistiivisenä johtimena 12, nikkelin tyhjöhöy-rystyksellä ja alumiinimetallikerroksen 16 joko sähkökemiallisella kasvattamisella tai tyhjöhöyrystyksellä voidaan välttää korkeat prosessointilämpötilat.
Johdinkerros 15 (kuvio 3) kidepohjalevyn 11 vas-20 takkaisella puolella voidaan myös valmistaa platinasta, ja sitä käytetään kondensaattorilevynä tai kideoskillaattorin anturielementin 10 RF-elektrodina. Radiotaajuuselektrodi 15 on kytketty oskillaattoripiiriin 5 johtimella 17. Kide-pohjalevy 11 on kondensaattorin eriste. Kun sorboitunutta 25 vesihöyryä ilmaistaan vakiolämpötilassa kiteen lämmitetyn pinnan paikallisessa ympäristössä ja kastepistelämpötilan yläpuolella, saavutetaan toistettavat ja yksikäsitteiset toimintaolosuhteet, niin että voidaan tehdä käyttökelpoisia kosteusmittauksia käyttäen yhtä kideoskillaattoria. 30 Säädetyssä lämpötilassa toimivan kideoskillaattorin taajuuden vaeltaminen on olemattoman vähäistä verrattuna vesihöyryn sorptiosta oksidikerrokseen aiheutuviin taajuuden siirtymiin. Ajoittain tai silloin, kun anturi jostain syystä on kastunut, aktiivinen alumiinioksidikerros 16 35 voidaan desorboida tai kuivata kohottamalla resistiivisen
II
9654V
9 johdinkuvion 12 lämpötila veden kiehumispisteen yläpuolelle. Adsorboivan kerroksen 16 vakion toimintalämpötilan kohottaminen korkeimman odotettavissa olevan kastepiste-lämpötilan yläpuolelle, niin että kerros ei koskaan tule 5 veden kyllästämäksi, parantaa hygrometrin reagointinopeutta. Resistiivisen johdinkerroksen 12 ensisijainen tehtävä on lämmittää alumiinioksidikerrosta 16, jonka kanssa se on äärimmäisen läheisessä kosketuksessa, ja johtimen 12 lämmittämisen toissijainen tehtävä on pitää kideoskillaatto-10 rin pohjalevy 11 samassa vakiolämpötilassa tai hyvin kapean lämpötila-alueen sisällä. Kiteen 11 toinen puoli, jolla elektrodi 15 on, on hiukan alhaisemmassa lämpötilassa, koska lämmön johtumisessa johdinkerroksesta 12 kiteen eristeen 11 läpi vaikuttaa terminen hitaus, sekä myös pai-15 kallisista ilmavirtauksista johtuvien lämpöhäviöiden takia. Tuloksena oleva kosteusanturielementti on kolminapai-nen sähköinen komponentti, jonka sisältämillä piirielemen-teillä, oksidipinnoitteisella vastuksella ja kondensaattorilla, jossa on pietsosähköinen eriste, toinen napa ja 20 pohjalevy ovat yhteiset. Anturielementti toimii vakioläm-pötilaisena mikrovaakaan perustavana sorptiohygrometrinä, kun vastuselementti on yhtenä haarana vahvistimella varustetulla takaisinkytkennällä ohjatussa Wheatstonen sillassa, ja kondensaattorielementin värähtelyä ohjataan radio-25 taajuisella oskillaattoripiirilaitteella, jolloin saadaan aikaan sellaisen mittaussignaalin tuottava laite, joka edustaa kosteusmittauksen tulosta osoittaen sen taajuuden siirtymänä.
Vaikka ensisijainen sovellutusmuoto kuvaa alumiini-30 oksidikerrosta, joka peittää lämmitysvastuksena toimivaa elektrodia, on huomattava, että tällaisen hygrometrin anturin herkkyyttä voidaan lisätä levittämällä sorptiivinen pinnoite kidepohjalevyn molemmille puolille peittämään sekä resistiivisen johtimen 12 että RF-elektrodin 15 alu-35 eet. Rajatapauksena kidepohjalevy 11 johtimien 12 ja 15 10 9654' kera voidaan peittää kokonaan alumiinimetallilla, joka sitten anodisoidaan alumiinioksidin muodostamiseksi anturin 10 koko pinnalle, vaikka tämä edellyttää äärimmäistä huolellisuutta sen varmistamiseksi, että kaikki alumiini 5 muuttuu oksidiksi. Silloin, kun anturielementti on tarkoitettu korkean lämpötilan sovellutuksiin, on suositeltavaa kerrostaa alumiinipinnoite ainoastaan platinajohdinaineiden 12 ja 15 päälle, koska on välttämätöntä oksidoida jokainen alumiinimetallikerroksen hiukkanen alumiinioksidik-10 si lämpötilastabiiliuden varmistamiseksi.
Viitaten jälleen kuvioon 1, resistiivinen johdin 12 ja sarjassa oleva tehovastus 21 muodostavat suurivirtaiset tai ohjatut haarat nelihaaraisessa Wheatstonen sillassa, jonka täydentävät vastukset 22 ja 23, jotka muodostavat 15 sillan vertailuhaarat. Koska resistiivinen johdin 12 on platinavastus, jolla on suuri positiivinen resistanssin lämpötilakerroin, virran kulku saa sen lämpenemään samalla, kun sen resistanssi kasvaa. Vastuksilla 21, 22 ja 23 on kaikilla lähellä nollaa oleva tai pieni resistanssin 20 lämpötilakerroin, ja virrasta johtuva lämpeneminen aiheut taa mitättömän pienen resistanssin muutoksen. Kun vastusten 23 ja 22 sekä 21 ja 12 resistanssien suhteet ovat samat, pisteiden 25 ja 26 välille ei kehity erosignaalia, eikä differentiaalivahvistin 24, jonka otot on kytketty 25 sillan yli pisteisiin 25 ja 26, syötä virtaa sillan ylä-pisteeseen 27. Sillan paluuvirta on kytketty pisteen 20 kautta maahan 19. Vahvistimen 24 annossa täytyy olla pieni erojännite, kun piiri aluksi kytketään toimimaan ja resistiivinen johdin 12 on ympäristön lämpötilassa, niin että 30 sillan läpi kulkee erojännitteen seurauksena pieni virta, joka riittää kehittämään pienen erosignaalin pisteiden 25 ja 26 välille ja mahdollistaa piirin omatoimisen käynnistämisen. Vastuksen 22 resistanssiarvo on valittu tuottamaan sillan tasapaino halutussa, resistiivisen johtimen 12 35 kohotetussa vakiossa toimintalämpötilassa, ja takaisinkyt-
II
9654' 11 kentäsilmukan toiminta säätää automaattisesti sillan läpi kulkevaa virtaa, kunnes resistiivisen johtimen 12 resistanssi saavuttaa resistanssiarvon, joka tasapainottaa sillan. Edellä kuvattua toimintatapaa on kuvattu vakion läm-5 pötilan (vakion resistanssin) toimintatapana, joka tunnetaan hyvin ilmavirran nopeuden termisen mittauksen alalla.
Vakiolämpötilaisena toimivan ilmavirran nopeuden mittauspiirin yksityiskohtainen tarkastelu on löydettävissä kirjan A. E. Perry, "Hot Wire Anemometry", 1982, Oxford 10 University Press, Oxford, England, ISBN 0-19-856327-2, sivuilta 59-64, jonka kirjan on Yhdysvalloissa julkaissut Oxford University Press, New York, N.Y.
Tyypillisessä siltapiirissä johtimen 12 resistanssi voi olla esimerkiksi 5 ohmia huoneen lämpötilassa 18 15 °C:ssa. Tehovastus 21 voi olla arvoltaan 2 ohmia, ja sillä on alhainen resistanssin lämpötilakerroin sekä sopiva fyysinen koko, niin että kuumeneminen ei aiheuta huomattavaa muutosta sen nimellisessä resistanssiarvossa ja samalla vaihtelua syötetyn virran tasossa, koska resistiivistä 20 johdinta 12 kuumentava virta kulkee kokonaan sen kautta. Nimellisen resistanssin lämpötilakertoimen ollessa 3 800 ppm/eC resistiivisen johtimen 12 resistanssiarvo 50 eC lämpötilassa tulee olemaan noin 5,608 ohmia. Jos vastuksen 23 arvo on 499 ohmia, sillan tasapainottamiseksi tarvitta-25 va vastuksen 22 arvo on 1399,2 ohmia resistiivisen johtimen kuumentaessa itsensä 50 °C lämpötilaan. Veden kiehumispiste, 100 °C, voidaan saavuttaa vastuksen 22 arvolla 1636,2 ohmia.
Kuvio la esittää osan kuvion 1 Wheatstonen sillas-30 ta, jossa vastuksen 22 kanssa sarjaan on kytketty sen kanssa samaan sillan haaraan vastus 29 yhdessä kytkimen 30 kanssa, joka on kytketty vastuksen 29 yli, ja joka on kuviossa suljettuna oikosulkien vastuksen 29. Kun kytkin 30 on suljettuna, kuvioiden 1 ja la piirit ovat sähköisesti 35 identtiset. Jos vastus 29 on 237 ohmia, kytkimen 30 avaa- 12 9Ci ι minen kasvattaa vastusten 22 ja 29 kokonaisreslstanssin 1636,2 ohmiin ja saa resistiivisen johtimen 12 säädetyn lämpötilan kohoamaan 100 °C:seen. 355,3 ohmin reistanssi-arvo vastukselle 29 nostaa resistiivisen johtimen 12 sää-5 detyn lämpötilan 125 °C:seen, joka on kyllin korkea desor-boimaan alumiinioksidikerroksen 16 tehokkaasti kiehuttamalla pois kaiken sorboituneen vesihöyryn. Anturi 10 palaa jälleen normaaliin sorptiohygrometritoimintaan, kun kytkin 30 suljetaan. Kytkin 30 voi olla pienoisvipukytkin, 10 etäkäytettävä puolijohdekytkin, digitaalinen kytkin tai mikä tahansa vastaava paikallisesti käytettävä tai etäkäytettävä kytkin. Kytkentämahdollisuus yhdessä valittavan vertailuvastuksen kanssa tuottaa menetelmän, jolla anturin 10 sorptio/dersorptiotoimintoja voidaan käyttää satunnai-15 sesti ja jaksottomasti tai ohjelmoituina jaksoittaisiksi. Vaikka vertailuvastuksen valinta on esitetty sarjavastuk-sen kytkemisellä toteutettuna, rinnan kytkettyjen vastusten yhdistelmät sekä myös monivalintaiset yhdistelmät yhdessä kytkimellä tapahtuvan valinnan kanssa ovat yhtä te-20 hokkaita.
Kuvio 2 on keksinnön periaatteiden mukaan konstruoidun kosteusanturin 10 ensisijainen sovellutusmuodon perspektiivikuva. Se on kuvattu sähköisesti kuviossa 1. Anturi 10 on valmistettu pohjalevylle 11, joka on pietso-25 sähköinen eriste, esimerkiksi kvartsikide, joka on tarkoi- • tettu toimimaan RF-oskillaattorina taajuusalueella 1...20 MHz. Tyypillisen kideviipaleen halkaisija on noin senttimetri ja paksuus 0,016 senttimetriä, ja valmiiksi tehty ja pinnoitettu kide värähtelee sähköiseen oskillaattoripii-30 riin kytkettynä luontaisella noin 9 MHz resonanssitaajuudella. 10 MHz perustaajuudella värähtelevää, AT-suunnassa leikattua standardikvartsikideviipaletta käytetään yleisesti, koska sillä on laaja lämpötila-alue, jolla taajuus on melkein vakio, ja pintaliikettä oikein leikatussa ki-35 teessä ei ole. Sellaisia pietsosähköisiä materiaaleja kuin II· 9654'· 13 turmaliini, Rochellen suolat, bariumtitanaatti, ammonium-divetyfosfaatti ym. voidaan myös käyttää, vaikka kvartsi-kideviipaleet ovat laajimmin saatavilla kohtuulliseen hintaan. Kvartsikideviipaleita toimittavat Bliley Electric 5 Co., CTS Corp., Valpey-Fisher Corp. ja monet muut lähteet.
Resistiivinen johdinkuvio 12 tehdään serpentiini-tai siksak-kuviona sen resistanssin lisäämiseksi ja tasaisen peiton ja resistanssin jakauman aikaansaamiseksi vastuksen koko pituudella. Vaihtoehtoisesti johdinkerros voi-10 daan levittää pohjalevyn 11 koko pinnalle ja sitten leikata osa pois tai virittää pitkän ja tasaisen vastuksen muodostamiseksi. Vastuksen leikkaus tai muotoilu voidaan suorittaa laserviritystekniikalla tai kaasukäyttöisellä hiek-kapuhallusvirittimellä. Platinametalli on suositeltava 15 materiaali resistiiviseksi johtimeksi 12, ja se voidaan levittää helposti käyttämällä ’’maalaus ja poltto"- tai "maalaus ja uunitus”-menetelmiä. Platinapasta kirjaimellisesti painetaan pohjalevylle 11 käyttäen paksukalvopiiri-teollisuuden menetelmiä. Esimerkkejä platinapastoista, 20 joista kauppatavarana käytetään myös nimitystä platinavä-ri, ovat Engelhard Industries'in tyypit #6082 tai #6926, joita käytetään ikäänkuin ne olisivat painokoneen väriä. Vastuskuvio voidaan levittää silkkipainamalla tai tela-siirrolla, joka siirtää painetun pastan lasia tai kiillo-25 tettua metallia olevalta levyltä kidepohjalevylle pehmeän kumitelan avulla. Sinkkipainon käyttö on edullista, koska sillä tavalla saadaan helposti levitetyksi tasaisia kalvoja ja tuotetuksi uudelleen määritelty vastuskuvio yksiköstä toiseen edullisesti. Kuivauksen jälkeen painettu pohja-30 levy 11 poltetaan ilmassa 800...850 °C lämpötilassa käyttäen sähköuunia tai kuljettimella varustettua uunia. Pelkistäviä kaasuja on vältettävä.
Sen jälkeen kun resistiivinen platinajohdin 12 on poltettu, ja viritetty, jos se on tarpeen, alumiinimetal-35 likerros 16 levitetään resistiivisen johtimen 12 päälle 9654' 14 jättäen alueet 14a ja 14b vapaiksi alumiinimetallista, niin että johtimet 13a ja 13b voidaan myöhemmin liittää. Alumiinikerros voidaan levittää käyttäen alumiiniväriä, elektrolyyttistä kasvatusta tai tyhjöhöyrystystä. Alumii-5 nivärin käyttö on halvinta eikä vaadi eksoottisia tai mutkikkaita laitteita valmistuksessa. Esimerkkejä alumiinivä-reistä ovat Engelhard Industries'in tyypit #A-3113 ja #A-3484. Alumiinivärit poltetaan myös ilmassa ja alueelta 550...675 eC olevissa lämpötiloissa. Tietyissä tapauksis-10 sa voi olla tarpeen käyttää jopa 900 °C polttolämpötiloja värille #A-3113, jos pyritään saamaan aikaan molekyylisi-dos itse pohjalevyyn. Matalampia lämpötiloja voidaan käyttää silloin, kun alumiini sijoitetaan suoraan platiname-tallijohtimen päälle, jolla on hiukan matta pinta polton 15 jälkeen. Korkeampaa lämpötilaa suositellaan, jos kiteen koko pinta on tarkoitus peittää alumiinimetallilla.
Polton jälkeen alumiinia oleva pintakerros 16 ok-sidoidaan mikrohuokoisen alumiinioksidikerroksen muodostamiseksi, joka myös on osoitettu viitenumerolla 16 ku-20 viossa 2, koska materiaali muuttuu kokonaan. Tyypillisesti oksidi muodostetaan anodisointiprosessissa, jossa anturi on ripustettu kuumennettuun rikkihappoliuokseen, ja vaihtovirta johdetaan liuoksen läpi anturin kautta, johon sähköinen kytkentä on tehty puristusliittimellä resistiivisen 25 johtimen 12 alueeseen 14a tai 14b, joita ei ole peitetty • alumiinilla. Happoliuos voi sisältää 20... 70 % tilavuu desta rikkihappoa, ja se lämmitetään ulkoisesti sopivalla kuumennuslaitteella noin 21...38 °C lämpötilaan. 54...270 ampeerin vaihtovirta anodisoitavan pinnan neliömetriä koh-30 ti kulkee liuoksen läpi, kun anturi on siihen ripustettuna. Aika vaihtelee välillä 10...80 minuuttia riippuen hapon osuudesta liuoksessa, liuoksen lämpötilasta, virrantiheydestä ja halutusta anodisoinnin syvyydestä. Tekniikan tason patenteissa ja instrumentointijulkaisuissa on ker-35 rottu, että tyydyttäviä anodisoituja pinnoitteita on saatu il 9654' 15 käyttämällä 32,2 °C:ssa pidettyä 50 % rikkihappoliuosta, jonka ominaispaino on 1,4, vaihtovirran anodisoitavan pinnan neliömetriä kohti ollessa 129 ampeeria 25...30 minuuttia kestävän anodisointijakson aikana.
5 Anodisoinnin jälkeen voi olla tarpeen stabiloida alumiinioksidipinnoite (A1203), jotta vältetään kosteuden adsorbointiominaisuiiksien muuttuminen ajan ja rasituksen funktiona. Tämä voidaan suorittaa kiehuttamalla anturia 10 tislatussa vedessä 30...45 minuutin ajan, minkä jälkeen 10 pinta harjataan, jotta saataisiin poistetuksi jokseenkin irrallinen alumiinioksidijauhekerros, joka on saattanut muodostua kiehuvassa vedessä vanhentamisen aikana. Käsittely jättää jäljelle hydratoidun alumiinioksidin kovan, stabiilin muodon, monohydraatti- tai kiteisen modifikaati-15 on, jota kutsutaan bohemiitiksi (engl.: boehmite) (/f-Al203.H20).
Kun pohjalevyn 11 molemmat puolet on asianmukaisesti pinnoitettu, johtimet 13a ja 13b liitetään paljaisiin platina-alueisiin 14a ja 14b joko jousen tapaisilla puris-20 timilla, mikrohitsaamalla tai pehmeällä juotoksella, jotta saadaan aikaan sähköiset liitännät johtimelle 12. Johtimet 13a ja 13b voivat olla tinattuja kuparia, nikkeliä, pinta-käsiteltyä terästä tai muuta sopivaa materiaalia. Jos käytetään juotetta, on kiinnitettävä erityistä huomiota sii-25 hen, että käytetään platinalle soveltuvaa juotetta sil loin, kun johdinkuvio 12 on tehty platinasta, koska tavanomaisen tinalyijyjuotteen käyttö saattaa aiheuttaa viime kädessä juotosliitoksen vikaantumisen sen seurauksena, että juote muodostaa platinametallin kanssa epästabiilia 30 amalgaamia.
. Loppuvanhennusta, joka on analoginen liuospäästön kanssa, voidaan soveltaa valmiiksi tehdylle hygrometrin anturille 10 valmistuksen aikana mukaan tulleiden epäpuhtauksien tai hygroskooppisten materiaalien poistamiseksi, 35 alumiinioksidin "hiukkaskoon" stabiloimiseksi ja halkeami- 9654'- 16 en vähentämiseksi. Tämä voidaan tehdä uunittamalla anturi-kokonaisuutta 200...300 "C lämpötilassa 30...90 minuutin ajan.
Kuvio 3 on kuviossa 2 kuvatun kosteusanturin 10 5 taustapuolen perspektiivikuva. Kuviossa nähdään vain yksi RF-elektrodi, joka yksinkertaisena kiekkona peittää suurimman osan kidepohjalevyn 11 pinnasta ja toimii kolmina-paisen hygrometrin anturin 10 toisena kondensaattorilevy-nä. Myös elektrodi 15 voi olla platinametallia, joka levi-10 tetään samalla tavalla kuin resistiivisen johdinkuvion 12 valmistuksessa käytetty platina. Yksi johdin, 17, on liitetty alueeseen 18 samalla tavalla kuin johtimet 13a ja 13b on liitetty johtimeen 12. Jotta vältettäisiin pohjale-vykiteen 11 pinnan tarpeeton kuormittaminen ylimääräisellä 15 massalla, suositellaan, että kaikki johdinliitokset 14a, 14b ja 18 tehdään pohjalevyn 11 ulkoreunalle, missä värähtelyyn liittyvät leikkausjännitykset ovat lievimmät.
Kuvio 4 on kuviossa 2 kuvatun kosteusanturiraken-teen 10 poikkileikkausprojektio kohdasta 4-4 ja nuolten 20 suunnasta katsottuna. Pietsosähköinen kidepohjalevy 11 on alustana sen eri puolilla oleville resistiiviselle johti-melle 12 ja RF-elektrodille 15. Alumiinioksidipinnoitteen 16 nähdään peittävän resistiivisen johtimen 12. Tämä poik-kileikkauskuva tekee selväksi, että resistiivistä johdinta 25 12 voidaan käyttää myös sanotun kuviossa 1 anturina 10 kuvatun kolminapaisen sähköisen komponentin toisena kondensaattori levynä .
Kuvio 5 on sellaisen RF-kideoskillaattorin erityinen sovellutusmuoto, jota voidaan käyttää keksinnön mu-30 kaisesti ohjaamaan tässä kuvatun tyyppisen perustaajuudella värähtelevän pietsosähköisen kiteen, joka on hygrometrin anturin 10 osa, värähtelyä. Tässä on kuvattu Collpitts-oskillaattoripiiri, vaikka voitaisiin käyttää monia muita oskillaattoripiirilaitteita, esimerkiksi 35 Pierce-oskillaattoria, Hartley-oskillaattoria ja sen muun- II; 9654' 17 nelmia. Schmitt-liipaisinoskillaattoria, TTL-oskillaatto-ria ja muiden takaisinkytkettyjen oskillaattoreiden lukuisia muotoja, joiden toteutuksen alan ammattimiehet hyvin tuntevat. Kuvattu Collpits-oskillaattori on suunniteltu 5 toimimaan perustaajuudella värähtelevien kiteiden kanssa alueella 1...20 MHz. Tyypillisesti kollektorille tuleva +12 voltin käyttöjännite on kytketty pisteeseen 31 ja radiotaajuudet kytketty maahan ohituskondensaattorilla 32, joka voi olla arvoltaan 0,01 mikrofaradia. Transistori 33 10 on tyypiltään 2N2222, 2N4124 tai vastaava yleiskäyttöinen piitransistori. Takaisinkytkentää ohjaa kondensaattoreiden 34 ja 35 muodostama jännitteenjakaja, jossa tyypilliset kapasitanssiarvot ovat vastaavasti 82 pikofaradia ja 0,001 mikrofaradia. RF-jännite 1000 ohmin emitterivastuksen 36 15 yli huolehtii takaisinkytkennän perussignaalista, joka vaaditaan piirin värähtelyn ylläpitämiseksi. Kannan esi-jännitteen määräävä vastus 37 voi olla 220 000 ohmia. Säädettävän virityskondensaattorin 38 maksimiarvo voi olla 50 pikofaradia, ja se on kytketty johtimella 17 sarjaan antu-20 rin 10 RF-elektrodin 15 kanssa. Anturin 10 toinen konden-saattorielektrodi, jonka kytkentä määrittelee resistiivi-sen johtimen 12 alemman potentiaalin päähän, on kytketty maahan johtimella 13b, ja siten viimeistelty oskillaatto-ripiiri. Oskillaattoripiirin RF-signaalin anto 28 otetaan 25 transistorin 33 emitteriltä 0,001 mikrofaragin kytkentä-• kondensaattorin 39 kautta. Oskillaattorin antosignaalin taajuuden siirtymät kosteuden vaihdellessa nollasta tai kuivista olosuhteista kyllästymiseen ovat alueella -102...-104 Hz tyypilliselle tässä kuvatulla tavalla kons-30 truoidulle kosteusanturille 10. 1 mikrogramma vesihöyryä 50 °C:ssa voi tuottaa -10...-20 Hz tai paremman signaalin siirtymän. Alhaisemmissa toimintalämpötiloissa herkkyys paranee, kun taas anturin vasteaika pitenee. Esimerkiksi tyypillisellä 15 MHz kiteellä, jossa on halkaisijaltaan 5 35 mm elektrodit, ennakoitu herkkyys massakuormalle on noin 9654' 18 2 600 Hz mikrogrammaa kohti. Samalla tavoin tyypillisellä 10 MHz kiteellä, jossa on halkaisijaltaan 7 mm elektrodit, ennakoitu herkkyys massakuormalle on noin 600 Hz mikro-grammaa kohti. Ilmaisukynnyksen kidemikrovaakatekniikkaa 5 käytettäessä on arvioitu olevan noin 10"12 grammaa.
Kuvio 6 kuvaa kosteusanturin 10 toisen, kuvion 4 poikkileikkauskuvassa esitetylle vaihtoehtoisen, sovellu-tusmuodon, jossa, kuten nähdään, on sorptiivinen alumiini-oksidikerros 16 anturin 10 molemmilla puolilla peittämässä 10 RF-elektrodia 15 yhtä hyvin kuin resistiivistä johdinta 12. Kosteusanturin 10 molempien puolien peittäminen voi tehollisesti kaksinkertaistaa vesihöyryä sorboivan alumii-nioksidipinnoitteen 16 pinnan alan tuottaen siten olennaisen parannuksen anturin herkkyyteen kuormittamatta silti 15 liikaa pietsosähköistä kidepohjalevyä 11.
Kuvio 7 on kuviota 4 vastaava poikkileikkauskuva, joka kuvaa vielä erään kuvion 2 kosteusanturin sovellutus-muodon, jossa anturi 10 on peitetty kokonaan sorptiivisel-la pinnoitteella 16a. Pinnoite 16a voi olla alumiinioksi-20 dia, hygroskooppista polymeeriä tai sekapolymeeriä, jotain vetistyvää suolaa tai vastaavaa kosteudelle herkkää materiaalia. Yleisesti ottaen alumiinioksidi on suositeltava, tehokas ja pitkäikäinen, anturipinnoite, mutta kun välttämättömänä tekijänä on mahdollisimman alhainen hinta, kas-25 tamalla levitettävät hygroskooppiset pinnoitemateriaalit tulevat ratkaisuina kiinnostaviksi. Monet kastamalla valmistetut pinnoitteet ovat käytössä ongelmallisia, kun ilma ympärillä tulee kosteuden kyllästämäksi tai pinnoite kastuu, ja niissä esiintyy myös usein epästabiiliutta ja hys-30 tereesiä. Keksinnön kuvaama hygrometrin vakiolämpötilainen toiminta minimoi näiden monien puutteiden vaikutukset, ja tietyissä sovellutuksissa, esimerkiksi kertakäyttöisten, halpojen, ilmapallolla lähetettävien sondien tapauksessa, desorptio/sorptiojakso juuri ennen käyttöä voi edelleen 35 parantaa hygrometrin toimintaa. Tyypillisiä hygroskooppi- I! 9654' 19 siä polymeerejä ovat hydroksyylietyyliselluloosa, karbok-simetyyliselluloosa ja selluloosaesterit. Esimerkkejä hygroskooppisista sekapolymeereistä ovat muun muassa vinyyli-karbonaatti ja vinyyliasetaatti. Nämä materiaalit voivat 5 olla liuotettuina johonkin liuottimeen, ja ne voidaan levittää yksinkertaisesti kastamalla anturi 10 nesteenä olevaan materiaaliin, kuivaamalla se ilmassa tai uunissa ja seuraavaksi hydrolysoimalla pinnoite kastamalla pinnoitettu anturi 10 happamaan tai emäksiseen kylpyyn tietyksi 10 ajaksi. Sellaisten materiaalien ja käsittelymenetelmien käytöstä antavat tietoa US-patentit 3 350 941, 3 582 728 ja 3 802 268, jotka kuvaavat polymeeri- ja sekapolymeeri-kalvojen käyttöä kapasitiivisissa kosteusantureissa, sekä US-patentti 5 562 725, joka kuvaa pietsosähköisiin kos-15 teusantureihin käytettyjä kosteudelle herkkiä polymeerejä ja sekapolymeerejä.
Arnold Wexlerin julkaisu "Electric Hygrometers", 3.9.1957, National Bureau of Standars Circular 586, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., mainitsee 20 edelleen käyttökelpoisia sorptiivisia pinnoitteita, mukaan lukien metallioksidikalvoja, suolakalvoja ja polymeeri-hartseja, joita voidaan soveltaa anturiin 10 käytettäviksi kosteusherkkänä pinnoitteena 16a.
Kuvio 8 on kuvion 2 kosteusanturin 10 vielä erään 25 sovellutusmuodon perspektiivikuva, jossa on esitetty lisättynä toinen RF-elektrodi 40, joka on lomitettu resis-tiivisen johdinkuvion 12 kanssa. Johdin 42 on liitetty RF-elektrodiin 40 pisteessä 41. Toisen RF-elektrodin 40 lisääminen helpottaa kuvion 1 vakiolämpötilan säätöpiirin 30 täydellistä sähköistä erottamista RF-oskillaattoripiiristä 5. Piirien erottaminen toisistaan voi olla tavoitteena, kun valittu oskillaattoripiirin toteutus vaatii, että RF-elektrodit 15 ja 40 toimivat maapotentiaalista erotettuina. Tässä sovellutusmuodossa kosteusanturista 10 tulee nyt 35 nelinapainen sähköinen komponentti, jonka kaksi napaa on 9654' 20 kytketty sen kondensaattorielementtiin ja kaksi napaa sen vastuselementtiin. Sorptiivinen pinnoite 16 on sekä resis-tiivisellä johdinkuviolla että RF-elektrodilla 40. Anturin 10 taustapuoli voi olla samanlainen kuin kuviossa 3 kuvat-5 tu.
Kuvio 9 on JFET Pierce-kideoskillaattoripiirin, joka suunnittelun helppouden ja osien lukumäärän vähäisyyden lähtökohdista lukeutuu vähiten mutkikkaiden joukkoon, piirikaavio. On huomattava, että RF-elektrodit 15 ja 40 10 ovat molemmat RF-potentiaalissa, ja siksi anturin 10 kon-densaattoriosa 15 ja 40 pitää olla erotettu anturin resis-tiivisen johtimen osasta 12, kuten kuviossa 8 kuvatussa anturin 10 nelinapaisessa konfiguraatiossa on esitetty. JFET-kideoskillaattori sallii laajan kiteiden taajuusalu-15 een käytön ilman piirin sovittamista. Koska JFET:in hila ei kuormita kidettä, hyvä Q-arvo säilyy varmistaen siten hyvän taajuuden stabiiliuden. JFET-transistori 43 voi olla yleiskäyttöön tarkoitettu N-kanava JFET tyyppiä 2N5485, joka sopii käytettäväksi RF-vahvistimissa. Alueella 5...15 20 volttia oleva positiivinen käyttöjännite pisteessä 44 on kytketty RF-kuristimen 45 kautta JFET:in 43 nielulle, ja lähde on kytketty maahan. JFET:in hila on kytketty 10 me-gaohmin vastuksen 47 ja anturin 10 elektrodiin 40 kytketyn johtimen 42 liitokseen. Anturin 10 elektrodi 15 on kytket-25 ty johtimella 17 0,001 mikrofaradin kondensaattorille 46, ‘ joka on kytketty myös JFETiille 43, joka tuottaa RF-taa- juisen antosignaalin pisteessä 28. Anturin 10 liitännät 17 ja 42 voidaan kääntää vaikuttamatta toimintaan. Anturin 10 liitännät 13a ja 13b resistiiviseltä johdinkuviolta 12 on 30 kytketty kuvion 1 takaisinkytkettyyn vakiolämpötilan säätöpiiriin, joka on kuvattu edellä.
Keksinnön vielä eräästä sovellutusmuodosta esitetään esimerkkinä lämpötilakertoimeltaan nollasta poikkeavan resistiivisen johtimen soveltaminen pohjalevylle val-35 mistettujen hygrometrin antureiden muihin tyyppeihin ja yleensä pohjalevylle valmistettuihin antureihin, jotka alalla hyvin tunnetaan, jolloin anturi toimii takaisinkyt- li 9654 21 kennällä säädetyssä vakiossa lämpötilassa, kuten tässä on kuvattu. Sanottu resistiivinen johdin voidaan valmistaa suoraan pohjalevylle, jos pohjalevy on sähköisesti eristävää materiaalia, tai sähköisesti johtavan pohjalevyn ta-5 pauksessa sanottu resistiivinen johdin voidaan valmistaa eristävän sulkukerroksen päälle. Anturin rakenteesta riippuen eristävä kerros tai sulkukerros voidaan myös valmistaa resistiivisen johtimen päälle ja seuraavaksi valmistettava anturirakenne puolestaan sanottujen kerrosten 10 päälle. Tyypilliset eristävät sulkumateriaalit löytyvät eristävien lasitteiden ja suojapinnoitteiden joukosta, joita käytetään sekä puolijohdeteollisuudessa että paksuja ohutkalvopiiriteollisuudessa. Esimerkkejä laajasta valikoimasta tällaisia helposti saatavissa olevia materiaa-15 leja ovat Engelhard Industries'in tyypit #A-3820, #A-3025 ja #HD2008. Piimonoksidi, piidioksidi ja kvartsi muodostavat myös käyttökelpoisen perheen eristäviä materiaaleja, joita voidaan kerrostaa tyhjötekniikalla. Alan julkaisuissa tunnetaan eri anturityyppejä, joissa keksinnön menetel-20 mien soveltamisesta saattaa olla etua. US-patentti 4 143 177 esittää esimerkin kapasitiivista tyyppiä olevista kosteusantureista, joissa käytetään hyväksi huokoista metallioksidia. Sanottuja antureita voidaan yksinkertaistaa ja samalla parantaa niiden toimintaa sijoittamalla 25 niihin erillisen kuumennusvastuksen ja lämpötilailmaisime-na toimivan vastuksen ja puolijohdeanturin tilalle säädetyssä vakiolämpötilassa toimiva resistiivinen johdin. US-patentin 3 523 244 tunnetuksi tekemän, kapasitiivista tyyppiä olevan alumiinioksidikosteusanturin samoin kuin 30 patentin US 4 164 868 tunnetuksi tekemien kosteusanturei-den toimintaa voidaan parantaa soveltamalla tämän keksinnön periaatteita säädetyn lämpötilaisena toiminnan suhteen. Vielä eräs esimerkki sellaisesta anturien luokasta, jossa tämän keksinnön periaatteista ja niiden soveltami-35 sesta voi olla hyötyä, ovat SAW (akustinen pinta-aalto)-komponentit, joita käytetään kaasuja ja kemikaaleja ilmaisevien kalvojen ja pinnoitteiden pohjalevyinä.
Claims (20)
1. Hygrometri, tunnettu siitä, että se käsittää: 5 pietsosähköisen pohjalevyn (11), joka sisältää sii hen kiinnitetyn sorptiivisen materiaalin (16); kuumentimen (12), joka on sovitettu pitämään pohja-levyn vakiolämpötilassa; elektrodit (12, 15), jotka on sijoitettu pohjalevyn 10 vastakkaisille puolille; ja elektrodeihin (12, 15) kytketyn oskillaattoripii- rin (5), joka on sovitettu saattamaan pohjalevyn (11) vä-rähtelemään ja kehittämään signaalin (28), joka on verrannollinen värähtelyn taajuuteen, värähtelyn taajuuden ol- 15 lessa suhteessa sorboituneen veden määrään.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että kuumennin (12) käsittää läm-pötilakerroinresistiivisen johtimen (12), joka on kiinnitetty pohjalevyn toiselle pinnalle, ja takaisinkytkennällä 20 ohjatun sähköisen piirin (5), joka on sovitettu pitämään resistiivisen johtimen resistanssin vakiona.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että sorptiivinen materiaali (16) on resistiivisen johtimen (12) päällä.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että resistiivinen johdin (12) muodostaa pohjalevylle serpentiinikuvion.
5. Patenttivaatimusten 2, 3 tai 4 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi 30 sorptiivista materiaalia (16) pohjalevyn toisella puolel la.
6. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3, 4 tai 5 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että sorptiivinen materiaali (16) ympäröi pohjalevyä (11) ja elektrodeja (12, 35 15). II: • · 9654'· 23
7. Patenttivaatimuksen 2 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että resistiivinen johdin (12) on toinen pohjalevyn vastakkaisilla puolilla olevista elektrodeista.
8. Patenttivaatimuksen 2 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että resistiivinen johdin (12) ja elektrodit ovat erilliset ja keskenään lomitetut pohja-levyn (11) toisella pinnalla.
9. Patenttivaatimuksen 2 mukainen hygrometri, 10 tunnettu siitä, että resistiivinen johdin (12) on Wheatstonen sillan yksi haara, ja että se käsittää differentiaalivahvistimen (24), joka syöttää virtaa resistiivi-sen johtimen (12) läpi sen resistanssin ja lämpötilan pitämiseksi vakioina.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että Wheatstonen sillan yksi haara käsittää kytkentälaitteen (30) kyseisen haaran resistanssin muuttamiseksi, jotta resistiivisen johtimen (12) vakioresistanssia ja vakiolämpötilaa voidaan muuttaa.
11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että oskillaattoripiiri (5) on Colpitts-oskillaattori.
12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että oskillaattori (5) on JFET
25 Pierce-kideoskillaattori.
13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että pohjalevy (11) on kvartsia.
14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että pohjalevy (11) on metallia ja 30 käsittää johtamattoman sulun metallipohjalevyn ja elektrodien välissä.
15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että sorptiivinen materiaali (16) on alumiinioksidia. 35 9654' 24
16. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että elektrodit (12, 15) ovat platinaa.
17. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hygrometri, 5 tunnettu siitä, että sorptiivinen materiaali (16) on hygroskooppista polymeeriä.
18. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että sorptiivinen materiaali (16) on hygroskooppista sekapolymeeriä.
19. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, että sorptiivinen materiaali (16) on vetistyvää suolaa.
20. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hygrometri, tunnettu siitä, 15 että pohjalevy (11) on kvartsia, että kvartsipohjalevyn (11) ensimmäiselle puolella oleva elektrodi muodostaa lämpötilakerroinresistiivisen johtimen (12), että resistiivisen johtimen (12) päälle on järjes-20 tetty alumiinioksidipinnoite (16), että takaisinkytkennällä ohjattu sähköinen piiri on sovitettu pitämään resistiivisen johtimen (12) resistanssin vakiona, ja että värähtelyn taajuus on suhteessa alumiinioksi-25 dimateriaaliin sorboituneen veden määrään. il 25 9654f/
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US5703487 | 1987-06-02 | ||
| US07/057,034 US4793182A (en) | 1987-06-02 | 1987-06-02 | Constant temperature hygrometer |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI882576A0 FI882576A0 (fi) | 1988-06-01 |
| FI882576A FI882576A (fi) | 1988-12-03 |
| FI96547B FI96547B (fi) | 1996-03-29 |
| FI96547C true FI96547C (fi) | 1996-07-10 |
Family
ID=22008090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI882576A FI96547C (fi) | 1987-06-02 | 1988-06-01 | Vakiolämpötilaisena toimiva hygrometri |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4793182A (fi) |
| JP (1) | JPS6453130A (fi) |
| CA (1) | CA1322468C (fi) |
| CH (1) | CH675633A5 (fi) |
| DE (1) | DE3818733A1 (fi) |
| FI (1) | FI96547C (fi) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0737940B2 (ja) * | 1989-08-21 | 1995-04-26 | 工業技術院長 | 検出器 |
| US4965698A (en) * | 1989-09-27 | 1990-10-23 | Johnson Service Company | Capacitance humidity sensor |
| JP3302074B2 (ja) * | 1992-04-23 | 2002-07-15 | オリンパス光学工業株式会社 | 内視鏡装置 |
| US5365784A (en) * | 1992-04-30 | 1994-11-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Humidity sensing apparatus and method |
| US5343747A (en) * | 1992-06-08 | 1994-09-06 | Jay Rosen | Normalized relative humidity calibration |
| JP3098858B2 (ja) * | 1992-06-08 | 2000-10-16 | オリンパス光学工業株式会社 | 超音波モータ |
| US5369995A (en) * | 1993-04-21 | 1994-12-06 | Rutgers, The State University Of New Jersey | Humidity sensor |
| JP3067010B2 (ja) * | 1994-02-09 | 2000-07-17 | ティーディーケイ株式会社 | 絶対湿度センサ |
| FI99164C (fi) * | 1994-04-15 | 1997-10-10 | Vaisala Oy | Menetelmä kastepisteen tai kaasupitoisuuden mittaamiseksi sekä laitteisto jäätymisen ennakoimista varten |
| DE4439717C2 (de) * | 1994-11-09 | 1998-04-09 | Mannesmann Vdo Ag | Verfahren und Anordnung zum Betrieb eines resistiven Feuchtesensors |
| US5533393A (en) * | 1995-01-13 | 1996-07-09 | Honeywell Inc. | Determination of dew point or absolute humidity |
| US5739416A (en) * | 1996-09-18 | 1998-04-14 | California Instiute Of Technology | Fast, high sensitivity dewpoint hygrometer |
| ES2123452B1 (es) * | 1997-03-18 | 1999-09-16 | Univ Madrid Complutense | Aparato para la determinacion de masa y densidad. |
| ES2155739B1 (es) * | 1997-03-18 | 2001-12-01 | Univ Madrid Complutense | Aparato para la determinacion de masa y densidad. |
| US5844125A (en) * | 1997-10-01 | 1998-12-01 | Millipore Corporation | Method and apparatus for measuring moisture content in a gas |
| US6012675A (en) * | 1997-12-05 | 2000-01-11 | Cocatre-Zilgien; Jan Henri | Aircraft system monitoring air humidity to locate updrafts |
| US6724612B2 (en) | 2002-07-09 | 2004-04-20 | Honeywell International Inc. | Relative humidity sensor with integrated signal conditioning |
| US7168298B1 (en) * | 2003-05-12 | 2007-01-30 | Sandia Corporation | Mass-sensitive chemical preconcentrator |
| US6865940B2 (en) * | 2003-06-25 | 2005-03-15 | General Electric Company | Aluminum oxide moisture sensor and related method |
| US6991367B2 (en) * | 2003-11-04 | 2006-01-31 | Raytheon Company | Integrated thermal sensor for microwave transistors |
| US7030600B2 (en) * | 2003-11-04 | 2006-04-18 | Raytheon Company | Broadband microwave power sensor |
| US20060201247A1 (en) * | 2004-05-06 | 2006-09-14 | Honeywell International, Inc. | Relative humidity sensor enclosed with formed heating element |
| US7134319B2 (en) * | 2004-08-12 | 2006-11-14 | Honeywell International Inc. | Acoustic wave sensor with reduced condensation and recovery time |
| ITMI20042017A1 (it) * | 2004-10-22 | 2005-01-22 | Getters Spa | Sensore di gas a onde acustiche superficiali e procedimento per la sua fabbricazione |
| JP2006250579A (ja) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Denso Corp | 湿度センサの検査装置及び特性調整方法 |
| TWI279536B (en) * | 2006-02-24 | 2007-04-21 | Ind Tech Res Inst | Cantilever resistive humidity detection structure and method for manufacturing the same |
| DE102007046907B4 (de) * | 2007-09-28 | 2015-02-26 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Schichtwiderstand und Verfahren zu dessen Herstellung |
| KR100926461B1 (ko) * | 2007-12-14 | 2009-11-13 | 한국표준과학연구원 | 수정미소저울 노점센서를 이용한 저온에서의 상점과 이슬점구별 측정 방법 |
| JP6894397B2 (ja) * | 2018-03-28 | 2021-06-30 | 日本電波工業株式会社 | 感知装置 |
| AU2020256373B2 (en) * | 2020-01-07 | 2021-05-06 | Nantong University | Humidity sensor chip having three-electrode structure |
| WO2021241628A1 (ja) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | 日本碍子株式会社 | 静電容量式センサ |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1855774A (en) * | 1924-03-04 | 1932-04-26 | Brown Instr Co | Humidity measuring |
| US2237006A (en) * | 1938-04-21 | 1941-04-01 | Gen Electric | Electric hygrometer |
| US3075385A (en) * | 1960-12-15 | 1963-01-29 | Clifford M Stover | Hygrometer |
| NL278407A (fi) * | 1961-05-15 | |||
| US3253219A (en) * | 1961-06-01 | 1966-05-24 | Union Oil Co | Method using change of piezoelectric crystal frequency to determine corrosion rate and apparatus therefor |
| US3350941A (en) * | 1965-05-20 | 1967-11-07 | Johnson Service Co | Humidity sensing element |
| US3523244A (en) * | 1967-11-01 | 1970-08-04 | Panametrics | Device for measurement of absolute humidity |
| US3582728A (en) * | 1969-03-06 | 1971-06-01 | Johnson Service Co | Capacitance humidity sensing element |
| US3802268A (en) * | 1971-05-06 | 1974-04-09 | Johnson Service Co | Capacitance humidity sensing element |
| US4164868A (en) * | 1972-10-12 | 1979-08-21 | Vaisala Oy | Capacitive humidity transducer |
| US4143177A (en) * | 1977-01-31 | 1979-03-06 | Panametrics, Inc. | Absolute humidity sensors and methods of manufacturing humidity sensors |
| US4146868A (en) * | 1978-02-28 | 1979-03-27 | Mosebach Manufacturing Company | Resistance unit structure |
| FI58403C (fi) * | 1979-03-29 | 1981-01-12 | Vaisala Oy | Regleranordning i fuktighetsgivare |
| JPS57119249A (en) * | 1981-01-16 | 1982-07-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Humidity sensor control circuit |
| JPS5814031A (ja) * | 1981-07-17 | 1983-01-26 | Akihiro Hayashi | 水蒸気量センサ− |
| CA1180914A (en) * | 1981-08-17 | 1985-01-15 | James M. O'connor | Micromechanical chemical sensor |
| US4562725A (en) * | 1982-07-31 | 1986-01-07 | Shimadzu Corporation | Moisture sensor and a process for the production thereof |
| DE3327159A1 (de) * | 1983-07-28 | 1985-02-07 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Sensor zur messung einer dampfkonzentration |
| US4662220A (en) * | 1985-06-20 | 1987-05-05 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Water-absorbing capacitor system for measuring relative humidity |
-
1987
- 1987-06-02 US US07/057,034 patent/US4793182A/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-05-31 CH CH2065/88A patent/CH675633A5/fr not_active IP Right Cessation
- 1988-06-01 CA CA000568304A patent/CA1322468C/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-06-01 FI FI882576A patent/FI96547C/fi not_active IP Right Cessation
- 1988-06-01 DE DE3818733A patent/DE3818733A1/de not_active Ceased
- 1988-06-02 JP JP63136618A patent/JPS6453130A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1322468C (en) | 1993-09-28 |
| US4793182A (en) | 1988-12-27 |
| JPS6453130A (en) | 1989-03-01 |
| FI882576A0 (fi) | 1988-06-01 |
| DE3818733A1 (de) | 1988-12-22 |
| FI882576A (fi) | 1988-12-03 |
| CH675633A5 (fi) | 1990-10-15 |
| FI96547B (fi) | 1996-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI96547C (fi) | Vakiolämpötilaisena toimiva hygrometri | |
| FI94556C (fi) | Hygrometri | |
| US4326414A (en) | Humidity detecting apparatus | |
| CA1116237A (en) | Humidity sensor of capacitance change type | |
| JPH0517650Y2 (fi) | ||
| JPS6351501B2 (fi) | ||
| JPH0113531B2 (fi) | ||
| WO1993016377A1 (en) | Humidity sensor and its manufacture | |
| JP2005031090A (ja) | 湿度センサおよびその製法 | |
| RU2096777C1 (ru) | Датчик влажности | |
| JPH0658900A (ja) | 湿度センサ | |
| JPH0720080A (ja) | 湿度センサ | |
| Hübert | Humidity-sensing materials | |
| EP0086415B1 (en) | Humidity sensitive device | |
| RU2114423C1 (ru) | Сенсор паров несимметричного диметилгидразина | |
| JP2000019139A (ja) | セラミックス塩素ガスセンサ | |
| JPH06288952A (ja) | ガスセンサ | |
| JP2001249097A (ja) | ＬｉＣｌ湿度センサの感湿素子 | |
| SU339891A1 (ru) | СОРБЦИОННЫЙ ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ Г ^ИоЯИ^"-''^''^ | |
| JP3074901B2 (ja) | 湿度センサ | |
| JPH11237354A (ja) | ガスセンサ及びガス測定装置 | |
| JPH0234605Y2 (fi) | ||
| JPH0510910A (ja) | 湿度センサ | |
| JPH0611474A (ja) | 湿度センサ | |
| KR910004110B1 (ko) | 결로센서 및 그의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| MM | Patent lapsed | ||
| MM | Patent lapsed |
Owner name: DJORUP, ROBERT S. |