一种湿度传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种湿度传感器，属于传感器领域。本发明专利技术的一种湿度传感器，包括基底，所述基底下表面覆有衬底层，所述基底上表面设有加热器，所述加热器上表面设有输出层，所述输出层上表面覆有感湿层。本发明专利技术的一种湿度传感器具有在不影响湿度传感器测量特性的情况下，将湿度传感器表面温度恒定在一定的温度范围内，使湿度传感器表面温度高于环境温度，避免湿度传感器表面结露的特点。

A humidity sensor

The invention discloses a humidity sensor, belonging to the sensor field. A humidity sensor of the invention comprises a substrate, covering the surface of the substrate under the substrate layer, the substrate surface is provided with a heater, the heater is arranged on the surface of the output layer, covering the surface of the output layer with humidity sensitive layer. A humidity sensor of the invention has the characteristics of the humidity sensor does not affect the measurement under the condition of the surface temperature sensor and humidity constant in a certain temperature range, the surface temperature and humidity sensor is higher than the ambient temperature, to avoid condensation on the surface characteristics of humidity sensor.

【技术实现步骤摘要】
一种湿度传感器
本专利技术涉及一种传感器，特别是一种湿度传感器。
技术介绍
湿度传感器被广泛的应用于众多领域，如工业控制、医药生产、农业种植、气象探测以及食品存储等。在这些领域实现对湿度的快速、准确的测量具有重要的意义。对于湿度的测量，传统原理的湿度感器如毛发湿度计、干湿球湿度计、露点仪等由于体积较大、成本高有的甚至含有机械部件无法与电子信息采集系统兼容，已不能满足现阶段的实际需要。现有的湿度传感器材料主要由多孔硅、多孔陶瓷。而多孔硅、阳极氧化铝制备工艺相对复杂，涉及到阳极湿法腐蚀工艺，很难再进一步降低成本；以聚酰亚胺为代表的高分子化合物材料以其好的湿度感湿特性如：长期稳定性、可靠性、易加工等特点受到广泛关注。由于湿空气的饱和水蒸气含量与空气温度成正比。当空气温度较高时，空气中存在的水蒸气多；当空气温度较低时，空气中存在的水蒸气少，但即使含有很少的水蒸气也会产生结露。所以，即使湿空气自身未达到饱和状态，当湿度传感器表面温度低于湿空气的饱和温度时，物体表面的水蒸气也会凝结，产生结露。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种在不影响湿度传感器测量特性的情况下，将湿度传感器表面温度恒定在一定的温度范围内，使湿度传感器表面温度高于环境温度，避免湿度传感器表面结露的湿度传感器。本专利技术采用的技术方案如下：一种湿度传感器，包括基底，所述基底下表面覆有衬底层，所述基底上表面设有加热器，所述加热器上表面设有输出层，所述输出层上表面覆有感湿层。由于采用了上述技术方案，通过加热器将将湿度传感器表面温度恒定在一定的温度范围内，使湿度传感器表面温度高于环境温度，避免湿度传感器表面结露，从而保证湿度传感器表面感湿层采集数据的精确性。本专利技术的一种湿度传感器，所述加热器为蛇形加热器，所述加热器包括三个加热单元，从左至右分别为顺序连接加热单元一，加热单元二和加热单元三；所述加热单元一与加热单元三的一端连有电极，另一端与加热单元二的两端相连；所述加热单元一沿水平方向布置，所述加热单元一与加热单元三镜像对称，所述加热单元二沿竖直方向布置。由于采用了上述技术方案，加热单元一和加热单元三在感湿层的两侧加热，使得热量均匀分散，加热单元二沿竖向方向布置，避免影响加热单元之间空气流通，对感湿层采集数据造成影响，同时能够有效的降低传感器热量散失。本专利技术的一种湿度传感器，所述电极与加热单元之间的距离为1.5mm，所述加热单元一的宽度l1与加热单元二的长度l2相同，所述加热单元一的长度v1，加热单元二宽度v2，加热单元一的结距d1和加热单元二的结距d2符合以下公式：由于采用了上述技术方案，进行热仿真分析时，环境温度选取为+10～-10℃。当环境温度为0℃时，湿度传感器表面的最高温度为22.3℃，有效感湿面的平均温度为22℃，最大最小温度之间的差距为0.7℃；当环境温度为10℃时，温度传感器表面的最高温度为23.2℃，有效感湿面的平均温度为23摄氏度，最大最小温度之间的差距为0.4℃；当环境温度为-10℃时，温度传感器表面的最高温度为20.7℃，有效感湿面的平均温度为20℃，最大最小温度之间的差距为1.6℃。本专利技术的一种湿度传感器，所述与加热单元三相连的电极位于加热单元一的左上方，所述与加热单元一相连的电极位于加热单元三的右下方。本专利技术的一种湿度传感器，所述加热器与输出层之间设有保护膜，所述输出层呈L型，所述输出层竖直端面的底部与保护膜相连，所述输出层水平端面与保护膜之间间隔有通讯层，所述输出层连有若干输出端口。由于采用了上述技术方案，将输出层通过保护膜与加热器分隔开，避免能够进一步保证热量均匀分布在感湿面表面，同时避免加热器表面过热对输出层的正常工作造成影响。将输出层制成L型能够保证输出层与保护膜相连，避免通讯层将输出层完全隔开，同时能够使得感湿层能够接触到水平高度不同的湿度变化，保证数据的精确性。本专利技术的一种湿度传感器，所述感湿层呈L型，所述感湿层覆于输出层上表面，所述感湿层仅设于加热单元二表面。由于采用了上述技术方案，感湿层仅在加热单元二表面，保证有效感湿区的稳定性，通时进一步保证了感湿层采集数据的精确性。本专利技术的一种湿度传感器，所述加热单元二下方基底的厚度小于加热单元二和加热单元三下方基底的厚度。由于采用了上述技术方案，由于基体在有效感湿区的厚度不同，在相同的加热功率及环境温度下，湿度传感器温升更高，提高了加热效率，降低了功耗，两边的基体厚度较厚，具有一定贮热能力，避免热量迅速散失。本专利技术的一种湿度传感器，所述加热器由铂制成，所述衬底层由纳米TiO2薄膜制成，所述基体由硅烷炔嵌段树脂制成，所述硅烷炔嵌段树脂的分子式为ABA，其中由于采用了上述技术方案，加热器、衬底层和基体的保热和散热性能具有较好的平衡性，在环境温度变化的条件下性质依然稳定，能够得到最优的加热效果。本专利技术的一种湿度传感器，所述感湿层由氧化石墨烯/纳米Al2O3/聚酰亚胺制成。由于采用了上述技术方案，不仅具有优异的导热性能，能够极大减小感湿层表面温度的差距，同时，具有良好的分散性和亲水性。由于水分在在保持氧化石墨烯/纳米Al2O3/聚酰亚胺的层状结构中起到关键作用，水分能够从过材料表面的环氧基中的氧与水分中的氢键之间的交互作用而插入材料层中。其中，m(氧化石墨烯)：m(纳米Al2O3)：m(聚酰亚胺)＝1:2.1:3时，灵敏度高，在相对湿度为14％～91％的范围内，湿滞为3.7％，响应时间和恢复时间分别为5s和12s。本专利技术的一种湿度传感器，所述保护膜由Na2O-SiC-SiO2凝胶制成。由于采用了上述技术方案，保护膜的热传导性能好，具有一定恒温作用。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、在不影响湿度传感器测量特性的情况下，将湿度传感器表面温度恒定在一定的温度范围内，使湿度传感器表面温度高于环境温度，避免湿度传感器表面结露。2、在相同的加热功率及环境温度下，湿度传感器温升更高，提高了加热效率，降低了功耗，两边的基体厚度较厚，具有一定贮热能力，避免热量迅速散失。3、灵敏度高，在相对湿度为14％～91％的范围内，湿滞为3.7％，响应时间和恢复时间分别为5s和12s，采集数据的精确度高，在环境温度变化的条件下性质依然稳定。附图说明图1是一种温度传感器的俯视结构示意图；图2是一种温度传感器的侧视结构示意图。图中标记：1为基底，2为加热器，3为感湿层，4为输出端口，5为电极，6为输出层，7为衬底层，8为通讯层，9为保护膜。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。为了使专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1如图1至图2所示，一种湿度传感器，包括基底1，基底1的厚度为400μm，基底1下表面覆有衬底层7，基底1上表面设有加热器2，加热器2上表面设有输出层6，输出层上表面覆有感湿层3。加热器2为蛇形加热器，加热器2包括三个加热单元，从左至右分别为顺序连接加热单元一，加热单元二和加热单元三；加热单元一与加热单元三的一端连有电极5，另一端与加热单元二的两端相连；加热单元一沿水平方向布置，加热单元一与加热单元三镜像对称本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿度传感器，其特征在于：包括基底(1)，所述基底(1)下表面覆有衬底层(7)，所述基底(1)上表面设有加热器(2)，所述加热器(2)上表面设有输出层(6)，所述输出层上表面覆有感湿层(3)。

【技术特征摘要】
1.一种湿度传感器，其特征在于：包括基底(1)，所述基底(1)下表面覆有衬底层(7)，所述基底(1)上表面设有加热器(2)，所述加热器(2)上表面设有输出层(6)，所述输出层上表面覆有感湿层(3)。2.如权利要求1所述的一种湿度传感器，其特征在于：所述加热器(2)为蛇形加热器，所述加热器(2)包括三个加热单元，从左至右分别为顺序连接加热单元一，加热单元二和加热单元三；所述加热单元一与加热单元三的一端连有电极(5)，另一端与加热单元二的两端相连；所述加热单元一沿水平方向布置，所述加热单元一与加热单元三镜像对称，所述加热单元二沿竖直方向布置。3.如权利要求2所述的一种湿度传感器，其特征在于：所述电极(5)与加热单元之间的距离为1.5mm，所述加热单元一的宽度l1与加热单元二的长度l2相同，所述加热单元一的长度v1，加热单元二宽度v2，加热单元一的结距d1和加热单元二的结距d2符合以下公式：4.如权利要求2或3所述的一种湿度传感器，其特征在于：所述与加热单元三相连的电极位于加热单元一的左上方，所述与加热单元一相连的电极位...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘犁，
申请(专利权)人：成都市和平科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51