JPS6263852A - 温度補償の容量型湿度センサ - Google Patents
温度補償の容量型湿度センサInfo
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- JPS6263852A JPS6263852A JP61165684A JP16568486A JPS6263852A JP S6263852 A JPS6263852 A JP S6263852A JP 61165684 A JP61165684 A JP 61165684A JP 16568486 A JP16568486 A JP 16568486A JP S6263852 A JPS6263852 A JP S6263852A
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- organic polymer
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- humidity sensor
- thin film
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- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、インピーダンスの変化に基づいて作動する電
気的湿度センサ、特に感湿剤を有機重合体で形成し、温
度補償された容量型ａｌｔセンサに関するものである。
気的湿度センサ、特に感湿剤を有機重合体で形成し、温
度補償された容量型ａｌｔセンサに関するものである。
（゛従来の技術）
インピーダンスの変化が測定すべき湿度に比例するよう
になっている電気検出系を備えたいくつかの湿度センサ
が知られている。この種類の湿度センサは例えば米国特
許第 ３１６８８２９号、米国特許第３３３０９４１号および
フィンランド国特許第４８２２９号の各明細書に記載さ
れている。
になっている電気検出系を備えたいくつかの湿度センサ
が知られている。この種類の湿度センサは例えば米国特
許第 ３１６８８２９号、米国特許第３３３０９４１号および
フィンランド国特許第４８２２９号の各明細書に記載さ
れている。
フィンランド国特許第４８２２９号明細書に記載されて
いる容量型湿度センサでは、誘電材が有機重合体膜から
なり、その誘電係数が有機重合体膜に吸収された水の量
の関数である。
いる容量型湿度センサでは、誘電材が有機重合体膜から
なり、その誘電係数が有機重合体膜に吸収された水の量
の関数である。
（発明が解決しようとする問題点）
これら湿度センサおよびインピーダンスの変化に基づく
別の湿度センサ゛では、特に高い湿度を測定するときに
望ましくない現象が存する。
別の湿度センサ゛では、特に高い湿度を測定するときに
望ましくない現象が存する。
この種の現象は例えば種々の要因から生じるセンサの緩
いクリープである。この場合に問題とな°るのは一般に
可逆現象であり、この発明の目的は、センサの応答性を
増大させることによってこれら現象の抑制を改善しかつ
特に例えば９０％を越えるような高い相対湿度を測定す
る際の測定精度を向上させた容量型湿度センサを提供す
るにある。
いクリープである。この場合に問題とな°るのは一般に
可逆現象であり、この発明の目的は、センサの応答性を
増大させることによってこれら現象の抑制を改善しかつ
特に例えば９０％を越えるような高い相対湿度を測定す
る際の測定精度を向上させた容量型湿度センサを提供す
るにある。
（問題点を解決するための手段）
上述したおよび後述する目的を達成するため、本発明は
、ベース１１上の一対の底部接触体１２、前記底部接触
体１２を被覆する有機重合体絶縁薄膜１３、前記有機重
合体薄膜Ｉ３を被覆する水蒸気透過性でかつ前記底部接
触体のいずれとも電気的に接触しない表面接触体１４、
前記底部接触体１２の各々に接触する測定装置２０から
なる容１型湿度センサ１０において、前記有機重合体薄
膜１３の温度Ｔ を測定する温度センサ１５が前記有機
゛重合体薄Ｍ１３に接触して配置され、周囲温度Ｔ を
測定する温度センサ１７が前記湿度センサ１０の外部に
配置され、かつ前記湿度センサ１０は前記 Ｔ≦ −Ｔｏ）に比例して調節される前記測定装置２０
からの測定電流ｌにより加熱されることを特徴とする。
、ベース１１上の一対の底部接触体１２、前記底部接触
体１２を被覆する有機重合体絶縁薄膜１３、前記有機重
合体薄膜Ｉ３を被覆する水蒸気透過性でかつ前記底部接
触体のいずれとも電気的に接触しない表面接触体１４、
前記底部接触体１２の各々に接触する測定装置２０から
なる容１型湿度センサ１０において、前記有機重合体薄
膜１３の温度Ｔ を測定する温度センサ１５が前記有機
゛重合体薄Ｍ１３に接触して配置され、周囲温度Ｔ を
測定する温度センサ１７が前記湿度センサ１０の外部に
配置され、かつ前記湿度センサ１０は前記 Ｔ≦ −Ｔｏ）に比例して調節される前記測定装置２０
からの測定電流ｌにより加熱されることを特徴とする。
（実施例）
以下、有機電合体を感湿剤とする容量型湿度センサを図
示した添（＝ｊ図面を参照しつつ本発明を実施例につき
詳述する。
示した添（＝ｊ図面を参照しつつ本発明を実施例につき
詳述する。
第１図および第２図に示す湿度センサ自身は、フィンラ
ンド国特許出願第４８２２９号明細書に記載されたもの
である。センサ１０はガラスのような不活性材料で作ら
れたベース１１上に支持される。ベース１１上には薄膜
技術で知られている方法により作成された金属メッキ底
部接触体１２が存し、この底部接触体上には接触導線２
Ｉが端子１６において蝋付けされ、容量は第１図にブロ
ック２０．２２で示された装置によって検出され、測定
されかつ表示される。
ンド国特許出願第４８２２９号明細書に記載されたもの
である。センサ１０はガラスのような不活性材料で作ら
れたベース１１上に支持される。ベース１１上には薄膜
技術で知られている方法により作成された金属メッキ底
部接触体１２が存し、この底部接触体上には接触導線２
Ｉが端子１６において蝋付けされ、容量は第１図にブロ
ック２０．２２で示された装置によって検出され、測定
されかつ表示される。
センサ・１０の活性材料はｌＯμ晶程度の厚さの有機重
合体薄膜１３である。有機重合体薄膜１３上には、両底
部接触体１２のどちらとも電気的に接触しない水蒸気を
透過する薄い表面接触体１４が真空蒸発またはスパッタ
リングで被着され或いは化学的に作られる。測定される
容量ＣｙＬは、ｄおよびｅ（第２図）の区域における底
部接触体１２と表面接触体１４の間に形成される２つの
容量の直列接続から形成される。
合体薄膜１３である。有機重合体薄膜１３上には、両底
部接触体１２のどちらとも電気的に接触しない水蒸気を
透過する薄い表面接触体１４が真空蒸発またはスパッタ
リングで被着され或いは化学的に作られる。測定される
容量ＣｙＬは、ｄおよびｅ（第２図）の区域における底
部接触体１２と表面接触体１４の間に形成される２つの
容量の直列接続から形成される。
（作用）
水分子が有機重合体薄膜１３の感湿材料に吸収されると
、水の定着が２つの相異なる現象によって起こる。
、水の定着が２つの相異なる現象によって起こる。
１つの定着は分子レベルで起こり、容量Ｃの変化として
迅速かつほぼ直線的な感応を生じる。
迅速かつほぼ直線的な感応を生じる。
別の現象は極めて湿度の高い状懸（一般に９０％を超え
る相対湿度）で起こるいわゆる膨潤効果であって、これ
において水は有機重合体１膜１３の感湿材料のポケット
状空洞の中に閉じ込あられる。この現象は前述の現象よ
りかなり遅く、かつ高湿度測定時にセンサのクリープを
生じさせる。
る相対湿度）で起こるいわゆる膨潤効果であって、これ
において水は有機重合体１膜１３の感湿材料のポケット
状空洞の中に閉じ込あられる。この現象は前述の現象よ
りかなり遅く、かつ高湿度測定時にセンサのクリープを
生じさせる。
第１図に示すように、センサには適当な周波数の測定電
流ｅが供給され、この電流は湿度センサ１０で測定され
る湿度の基礎をなす。何述した理由により、特に高い湿
度レベルにおいて、端子１Ｇで測定されるインピーダン
スＺ は純粋な容量でなく、成る抵抗成分を有するので
測定すべき容量は （即ち、直列に接続された抵抗と容量）で表示される。
流ｅが供給され、この電流は湿度センサ１０で測定され
る湿度の基礎をなす。何述した理由により、特に高い湿
度レベルにおいて、端子１Ｇで測定されるインピーダン
スＺ は純粋な容量でなく、成る抵抗成分を有するので
測定すべき容量は （即ち、直列に接続された抵抗と容量）で表示される。
ここで、Ｒは誘電電合体の損失抵抗であり、Ｃは測定さ
れたインピーダンスの容置 量成分′である。高い温度レベルにおいて、上述した膨
潤効果は損失抵抗成分を増大させる。それ故、成分Ｒの
中に生じかつセンサを加熱する損失効果ＷはＩ”Ｈに等
しい（Ｗ＝ｌＲ）Ｏ。
れたインピーダンスの容置 量成分′である。高い温度レベルにおいて、上述した膨
潤効果は損失抵抗成分を増大させる。それ故、成分Ｒの
中に生じかつセンサを加熱する損失効果ＷはＩ”Ｈに等
しい（Ｗ＝ｌＲ）Ｏ。
ここで、■は定格測定電流゛（二乗平均電流）である。
この発明によればセンサの加熱は、センサによって吸収
された有害な湿分を温度上昇と共に感湿材料から迅速に
離脱させる作用と、周囲空気より若干温かいセンサが包
囲空気を加温して境界表面の空気の相対湿度をセンサの
作動の点から見て有害な高さまで上昇させないようにす
る作用とを有し、或いはこれら両件用のいずれかを有す
ると考えられる。
された有害な湿分を温度上昇と共に感湿材料から迅速に
離脱させる作用と、周囲空気より若干温かいセンサが包
囲空気を加温して境界表面の空気の相対湿度をセンサの
作動の点から見て有害な高さまで上昇させないようにす
る作用とを有し、或いはこれら両件用のいずれかを有す
ると考えられる。
第１図に示されるように、センサ１０の有機重合体薄膜
１３はセンサ自身に直接向けられる電流Ｉによって加温
される。この電流■はセンサ自身の測定電流と同じもの
であり、測定される容量の誘電材料（即ち、有機重合体
薄膜１３）に損失を生じさせる。第１図に示すように、
前述の加温は、実際上センサーＯの入力電圧Ｕを本発明
から見て適当なレベルまで上昇させることによって遂行
される。本発明のこの実施例の利点として、これは高湿
度のときに大きく加温され（比較的高い損失抵抗゛Ｒ）
、加熱を要しない区い湿度レベルのときに加温および損
失の双方が低い。故に、本発明による加温は、著しい誤
差即ち湿度測定における補正の必要を生じない。
１３はセンサ自身に直接向けられる電流Ｉによって加温
される。この電流■はセンサ自身の測定電流と同じもの
であり、測定される容量の誘電材料（即ち、有機重合体
薄膜１３）に損失を生じさせる。第１図に示すように、
前述の加温は、実際上センサーＯの入力電圧Ｕを本発明
から見て適当なレベルまで上昇させることによって遂行
される。本発明のこの実施例の利点として、これは高湿
度のときに大きく加温され（比較的高い損失抵抗゛Ｒ）
、加熱を要しない区い湿度レベルのときに加温および損
失の双方が低い。故に、本発明による加温は、著しい誤
差即ち湿度測定における補正の必要を生じない。
第１図に示した実施例において、誘電材料の温度Ｔ は
有機重合体薄膜１３に連結配置された温度センサ１５に
よって測定され、この測定結果は有機重合体厚Ｊ！［１
３の加温に対して適当に使用される（導線３８）。実際
上、これは温度Ｔ の開ｉｔ（これは経験に従って選択
される）として入力電圧Ｕを調節することによって行わ
れる。
有機重合体薄膜１３に連結配置された温度センサ１５に
よって測定され、この測定結果は有機重合体厚Ｊ！［１
３の加温に対して適当に使用される（導線３８）。実際
上、これは温度Ｔ の開ｉｔ（これは経験に従って選択
される）として入力電圧Ｕを調節することによって行わ
れる。
第１図に示したように、周囲温度Ｔ もセンす１７で測
定され、この測定結果は測定装置２０へ送られてセンサ
１０の加温の関節に適当な方法、で使用される。第１図
において、ブロック２２は相対湿度（ＲＨ）指示器をし
めす。
定され、この測定結果は測定装置２０へ送られてセンサ
１０の加温の関節に適当な方法、で使用される。第１図
において、ブロック２２は相対湿度（ＲＨ）指示器をし
めす。
上述したように、湿度センサ自身によって与えられる湿
度情報を、加熱モネルギの調節に使用できる。温度Ｔ
およびＴ によって与えられる情報も、例えば９０％を
越えるような高い相対湿度のときに測定結果を温度差Δ
Ｔ ＝ Ｔ。
度情報を、加熱モネルギの調節に使用できる。温度Ｔ
およびＴ によって与えられる情報も、例えば９０％を
越えるような高い相対湿度のときに測定結果を温度差Δ
Ｔ ＝ Ｔ。
−Ｔ に比例する信号で補正するよう温度を調′ Ｏ
節するために使用できる。
成る用途では、実際の測定作業の間加熱を遮断し、別の
期間中にこの加熱をおこなって水分子の有害な定着を防
止するのが有利である。
期間中にこの加熱をおこなって水分子の有害な定着を防
止するのが有利である。
本発明は例示の目的で記載した上記の実施例のみに限定
されず、本発明の思想および範囲内において多くの設計
変更が可能である。
されず、本発明の思想および範囲内において多くの設計
変更が可能である。
（発明の効果）
本発明に係る温度補償の容量型湿度センサによると、高
い相対湿度の場合でも正確な湿度値が迅速に測定可能と
なる。
い相対湿度の場合でも正確な湿度値が迅速に測定可能と
なる。
第１面は本発明に係る温度補償の容量型湿度センサの１
部をブロック線図で示した線図、第２図は第１図に示し
た実際の容量型湿度センサの■−■線断面図である。 １０・・・湿度センサ −ト・・ベース１２パ・・底
部接触体 】３・・・有機重合体薄膜 １４・・・表面接触体 １５．１７・・・温度センサ −６・・・端子１８．１
９．２１・・・導線 ２０測定装置２２・・・指示器
Ｔｏ ・・・周囲温度Ｔ ・・・センサ温度
部をブロック線図で示した線図、第２図は第１図に示し
た実際の容量型湿度センサの■−■線断面図である。 １０・・・湿度センサ −ト・・ベース１２パ・・底
部接触体 】３・・・有機重合体薄膜 １４・・・表面接触体 １５．１７・・・温度センサ −６・・・端子１８．１
９．２１・・・導線 ２０測定装置２２・・・指示器
Ｔｏ ・・・周囲温度Ｔ ・・・センサ温度
Claims (1)
- （１）ベース１１上の一対の底部接触体１２、前記底部
接触体１２を被覆する有機重合体絶縁薄膜１３、前記有
機重合体薄膜１３を被覆する水蒸気透過性でかつ前記底
部接触体のいずれとも電気的に接触しない表面接触体１
４、前記底部接触体１２の各々に接触する測定装置２０
からなる容量型湿度センサ１０において、前記有機重合
体薄膜１３の温度Ｔ＿ｓを測定する温度センサ１５が前
記有機重合体薄膜１３に接触して配置され、周囲温度Ｔ
＿ｏを測定する温度センサ１７が前記湿度センサ１０の
外部に配置され、かつ前記湿度センサ１０は前記Ｔ＿ｓ
−Ｔ＿ｏに比例して調節される前記測定装置２０からの
測定電流Ｉにより加熱されることを特徴とする温度補償
の容量型湿度センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI773680A FI58402C (fi) | 1977-12-02 | 1977-12-02 | Foerfarande foer nedsaettning av icke oenskvaerda egenskaper hos en elektrisk fuktighetsgivare |
| FI773680 | 1977-12-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6263852A true JPS6263852A (ja) | 1987-03-20 |
| JPH0340334B2 JPH0340334B2 (ja) | 1991-06-18 |
Family
ID=8511289
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14730878A Granted JPS5494090A (en) | 1977-12-02 | 1978-11-30 | Method of minimizing undesirable characteristics of humidity sensor |
| JP61165684A Granted JPS6263852A (ja) | 1977-12-02 | 1986-07-16 | 温度補償の容量型湿度センサ |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14730878A Granted JPS5494090A (en) | 1977-12-02 | 1978-11-30 | Method of minimizing undesirable characteristics of humidity sensor |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS5494090A (ja) |
| AU (1) | AU4203378A (ja) |
| BR (1) | BR7807935A (ja) |
| DE (1) | DE2851686C2 (ja) |
| FI (1) | FI58402C (ja) |
| FR (1) | FR2410821A1 (ja) |
| GB (1) | GB2011093A (ja) |
| IT (1) | IT1100442B (ja) |
| ZA (1) | ZA786573B (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI58403C (fi) * | 1979-03-29 | 1981-01-12 | Vaisala Oy | Regleranordning i fuktighetsgivare |
| JPS5667742A (en) * | 1979-10-26 | 1981-06-08 | Kaelle Eur Control | Apparatus for and method of separately providing conductivity* dielectric coefficient and measured value of water content of granular material |
| US4352059A (en) * | 1980-06-13 | 1982-09-28 | Massachusetts Institute Of Technology | Determination of moisture level in materials |
| DE3513065C1 (de) * | 1985-04-12 | 1986-01-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | Sonde zur hystereselosen Messung der relativen Feuchte der Luft |
| EP0317871A3 (de) * | 1987-11-24 | 1991-03-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Sensor zum Nachweis gasförmiger Stoffe |
| FI82554C (fi) * | 1988-11-02 | 1991-03-11 | Vaisala Oy | Kalibreringsfoerfarande foer maetning av den relativa halten av gas eller aonga. |
| FI95626C (fi) * | 1993-09-29 | 1996-02-26 | Vaisala Oy | Menetelmä ja järjestely kosteuden mittauksessa, etenkin radiosondeissa |
| FI99164C (fi) * | 1994-04-15 | 1997-10-10 | Vaisala Oy | Menetelmä kastepisteen tai kaasupitoisuuden mittaamiseksi sekä laitteisto jäätymisen ennakoimista varten |
| DE9421962U1 (de) * | 1994-07-28 | 1997-05-28 | Vdo Schindling | Feuchtesensor für eine Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges |
| AT1469U1 (de) * | 1996-04-10 | 1997-05-26 | E & E Elektronik Gmbh | Verfahren zum ermitteln der absoluten luftfeuchtigkeit |
| DE19729697C1 (de) * | 1997-07-11 | 1999-02-11 | Mannesmann Vdo Ag | Anordnung zum Bestimmen der relativen Luftfeuchte |
| DE19953195A1 (de) * | 1999-11-05 | 2001-05-23 | Preh Elektro Feinmechanik | Sensor zur Ermittlung von Feuchtigkeit und/oder Nässe, insbesondere in Bremssystemen von Nutzfahrzeugen |
| DE10019551A1 (de) * | 2000-04-20 | 2001-10-25 | Elk Ges Fuer Erstellung Layout | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der relativen Feuchte in Luft-/Gasgemischen |
| DE10051558C2 (de) | 2000-10-18 | 2003-04-17 | Sitronic Elektrotech Ausruest | Sensoreinheit mit einem Luftfeuchte-Sensor und mit einem Lufttemperatur-Sensor |
| DE10141408B4 (de) * | 2001-08-23 | 2005-03-24 | Knick Elektronische Meßgeräte GmbH & Co. | Verfahren zur Bestimmung der Kalibrier-Intervallzeit von elektrochemischen Messsensoren |
| DE10335553A1 (de) * | 2003-08-02 | 2005-02-17 | E + E Elektronik Ges.M.B.H. | Verfahren und Anordnung zur Feuchtemessung |
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| WO2014191619A1 (en) | 2013-05-30 | 2014-12-04 | Vaisala Oyj | A dual gas sensor structure and measurement method |
| DE102017210064A1 (de) | 2017-06-14 | 2018-12-20 | E + E Elektronik Ges.M.B.H. | Verfahren zum Betrieb einer Sensoranordnung und hierzu geeignete Sensoranordnung |
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-
1977
- 1977-12-02 FI FI773680A patent/FI58402C/fi not_active IP Right Cessation
-
1978
- 1978-11-22 ZA ZA786573A patent/ZA786573B/xx unknown
- 1978-11-29 AU AU42033/78A patent/AU4203378A/en active Pending
- 1978-11-29 DE DE2851686A patent/DE2851686C2/de not_active Expired
- 1978-11-29 GB GB7846486A patent/GB2011093A/en not_active Withdrawn
- 1978-11-29 FR FR7833753A patent/FR2410821A1/fr active Granted
- 1978-11-30 JP JP14730878A patent/JPS5494090A/ja active Granted
- 1978-12-01 BR BR7807935A patent/BR7807935A/pt unknown
- 1978-12-01 IT IT30461/78A patent/IT1100442B/it active
-
1986
- 1986-07-16 JP JP61165684A patent/JPS6263852A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5014893U (ja) * | 1973-06-06 | 1975-02-17 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0151771B2 (ja) | 1989-11-06 |
| JPS5494090A (en) | 1979-07-25 |
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