SU1763960A1 - Relative humidity and temperature detector - Google Patents

Description

разу  добротность ВЧ-контура в электрический сигнал и дешифру  его, получем данные об О В и температуре среды.If the Q-factor of the HF circuit in the electrical signal and its decryption, we obtain data on the OV and the temperature of the medium.

В результате анализа научно-технических и патентных источников технических решений со сходными признаками не обнаружено , что позвол ет сделать вывод о соответствии за вл емого решени  критери м, предъ вл емым к изобретению.As a result of the analysis of scientific, technical and patent sources, technical solutions with similar features were not found, which makes it possible to conclude that the proposed solution complies with the criteria presented for the invention.

На чертеже показано схематическое устройство датчика 0В и температуры: влаго- чувствительный 1 и термочувствительный 2 элементы, полупроводникова  пленка 3, диэлектрическа  подложка 4, ВЧ-контуры 5, слой герметизирующего немагнитного диэлектрика 6, непровод щий немагнитный корпус 7.The drawing shows a schematic device of the 0V sensor and temperature: moisture-sensitive 1 and temperature-sensitive 2 elements, semiconductor film 3, dielectric substrate 4, RF circuits 5, layer of sealing non-magnetic dielectric 6, non-conductive non-magnetic case 7.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Дл  проведени  измерений датчик помещают в исследуемую атмосферу. Удельное сопротивление р пленок кремни  в структуре КНС измен етс : в термочувствительном элементе - под воздействием температуры среды, во влагочувствительном - под воздействием и температуры среды, и влаги, поскольку поверхность пленки не защищена .For measurements, the sensor is placed in the test atmosphere. The resistivity ρ of silicon films in the structure of a CNS changes: in a temperature sensitive element under the influence of the temperature of the medium, in a moisture sensitive one under the influence of both the temperature of the environment and moisture, since the surface of the film is not protected.

Так как пленки наход тс  в ВЧ-поле контуров, то в них возникают токи Фуко, которые обратно пропорциональны удельному сопротивлению пленок. Потери на токи Фуко снижают добротность контуров, по изменению которой суд т об удельном сопротивлении пленок кремни  в структуре КНС.Since the films are in the high-frequency field of the circuits, Foucault currents arise in them, which are inversely proportional to the resistivity of the films. The losses due to the Foucault currents reduce the Q-factor of the circuits, the change of which determines the specific resistance of the silicon films in the structure of the CNS.

Добротность контуров преобразуют в электрические сигналы, из которых формируют разностный сигнал, отвечающий величине 0В атмосферы (так как температурна  часть сигналов при вычитании гаситс ). Электрический сигнал, отвечающий добротности ВЧ-контура термочувствительного элемента, дешифруют в показани  температуры , а разностный сигнал - в показани  влажности.The quality factor of the contours is converted into electrical signals, from which they form a difference signal corresponding to the value of 0V of the atmosphere (since the temperature part of the signals is quenched when subtracted). The electrical signal corresponding to the Q-factor of the RF circuit of the temperature-sensitive element is deciphered into temperature readings, and the difference signal into humidity readings.

П р и м е р. В датчике использована структура КНС с толщиной сло  кремни  0,6PRI me R. The sensor uses the structure of a CNS with a silicon layer thickness of 0.6.

мкм и удельным сопротивлением Ом.см. ВЧ-контуры изготовлены из посеребренного медного провода диаметром 1 мм.um and resistivity Ohm.cm. The RF circuits are made of silver-plated copper wire with a diameter of 1 mm.

Контуры одинаковы и представл ют собой плоские катушки, содержащие 1-2 витка и имеющие внешний диаметр 2,5 см. Рабоча  частота подобрана по максимуму чувствительности и составл ет 135-155The circuits are the same and are flat coils containing 1-2 turns and having an outer diameter of 2.5 cm. The operating frequency is selected according to the maximum sensitivity and is 135-155

МГц.MHz.

Дл  повышени  точности датчика использована одна структура КНС, разделенна  методом скрайбировани  на две части. Дл  измерени  добротности ВЧ-контуров можно использовать измерители добротности , имеющие встроенный ВЧ-генератор, например Е9-5А.To improve the accuracy of the sensor, a single CND structure was used, divided by scribing into two parts. To measure the Q-factor of the RF circuits, you can use Q-meters that have a built-in RF generator, for example, E9-5A.

Устройство обладает высоким быстродействием за счет практически мгновенногоThe device has high speed due to the almost instantaneous

реагировани  тонкой (0,5-2 мкм) пленки кремни  на смену температуры и влажности . Датчик работоспособен до температур, определ ющих стойкость кремни  к внешним воздействи м.reacting a thin (0.5–2 µm) silicon film to a change in temperature and humidity. The sensor is operable to temperatures that determine the resistance of silicon to external influences.

Выбор материала дл  датчика (КНС) обусловлен его оптимальными характеристиками: высоким качеством полупроводни- ковой пленки и ее высокой чувствительностью к состо нию поверхности и параметрам окружающей среды, а также уникальными диэлектрическими свойствами сапфира.The choice of material for the sensor (CNS) is due to its optimal characteristics: high quality semiconductor film and its high sensitivity to the state of the surface and environmental parameters, as well as the unique dielectric properties of sapphire.

Claims (1)

Формула изобретени  Датчик относительной влажности и температуры , содержащий влаго- и термочувствительные элементы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и расширени  области применени  в сторону более высоких температур, каждыйClaims of the relative humidity and temperature sensor containing moisture and heat sensitive elements, characterized in that, in order to increase speed and extend the application area to higher temperatures, each из элементов содержит одинаковый высокочастотный (ВЧ) контур, выполненный в виде плоской катушки, содержащей 1-2 витка, на которых размещены структуры кремни  на диэлектрике, обращенные слоем диэлектрика к плоским катушкам ВЧ-контуров, в термочувствительном датчике на слой кремни  дополнительно нанесен слой герметизирующего немагнитного диэлектрика.the elements contain the same high-frequency (RF) circuit, made in the form of a flat coil containing 1–2 turns, on which silicon structures on the dielectric are placed, facing the dielectric layer to the flat RF coils, in a heat-sensitive sensor a layer of sealing is applied to the silicon layer non-magnetic dielectric. ГR щu fefe :c sSNSS oo4: c sSNSS oo4 щu fefe E5S5SE5S5S