一种MEMS压电谐振式露点传感器装置及其露点识别方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种MEMS压电谐振式露点传感器装置及其露点识别方法，方法包括：利用网络分析仪驱动MEMS压电谐振器，将待测气体通过进气孔通入气室中，并实现气室的封闭；将半导体制冷片通电降温，使气室内的相对湿度不断增加直至水汽饱和，在MEMS压电谐振器的表面产生水分凝结，连续记录温度传感器的温度值和MEMS压电谐振器输出的谐振频率值；以步骤S2降温过程中输出的谐振频率值作为因变量y、负温度值作为自变量x，进行分段函数拟合；在拟合得到的最终函数中，分段点所对应的温度传感器的温度值，即为待测气体的露点温度。该方法拓宽了在露点测量领域可用的MEMS谐振器种类范围，也提高了测量的可靠性和精度。高了测量的可靠性和精度。高了测量的可靠性和精度。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS压电谐振式露点传感器装置及其露点识别方法


[0001]本专利技术涉及微机电系统(MEMS)和湿度测量
，特别是涉及一种MEMS压电谐振式露点传感器装置及其露点识别方法。

技术介绍

[0002]湿度传感器在天然气供应、半导体制造、航空航天、生物医学等领域发挥着重要的作用。露点温度的测量被国际公认为是精度最高的湿度测量方法。湿度一般有绝对湿度和相对湿度两种表达方式。绝对湿度指的是空气实际含水量，而相对湿度指的是空气实际含水量和理论最大含水量的比值。
[0003]露点温度是绝对湿度，不受环境温度和大气压力的影响。在空气中水汽含量不变，保持气压一定的情况下，使空气冷却达到饱和时的温度称露点温度。当空气通过与比空气冷的表面接触而冷却到露点时，水会在表面凝结。
[0004]露点测量的核心部分是露点的检测与识别。目前主要的露点识别技术有声表面波(SAW)、光电、图像识别、石英晶体微天平(QCM)等。光电法成本太高，仪器只适合实验室使用，不易携带。声表面波和图像识别都有复杂的系统。另外，这两种方法都不适用于腐蚀性环境。与以往的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS压电谐振式露点传感器装置，其特征在于，包括从下至上依次叠放的散热器(6)、半导体制冷片(2)和外壳(4)，半导体制冷片(2)顶部和外壳(4)之间构成封闭的气室(9)；所述外壳(4)上开设进气孔(51)和出气孔(52)；所述气室(9)中设有铝板(1)、印制电路板(7)、温度传感器(3)和MEMS压电谐振器(8)，铝板(1)上固定有分别与印制电路板(7)连接实现信号传输的温度传感器(3)和MEMS压电谐振器(8)；所述铝板(1)的底部与半导体制冷片(2)的顶部贴合连接，顶部与外壳(4)之间具有用于容纳待测气体的气体空间，铝板(1)用于对待测气体制冷降温；温度传感器(3)和MEMS压电谐振器(8)与所述气体空间接触。2.根据权利要求1所述的一种MEMS压电谐振式露点传感器装置，其特征在于，所述铝板(1)的顶部周侧开设连续的凹槽，凹槽中置有印制电路板(7)，温度传感器(3)和MEMS压电谐振器(8)分别通过线路与印制电路板(7)连接。3.根据权利要求1所述的一种MEMS压电谐振式露点传感器装置，其特征在于，所述MEMS压电谐振器(8)为压电超声换能器。4.根据权利要求1所述的一种MEMS压电谐振式露点传感器装置，其特征在于，所述MEMS压电谐振器(8)的直径为600μm，压电层厚0.5μm，铝电极厚1μm，硅衬底厚10μm，谐振频率为1.464MHz。5.根据权利要求3或4所述的一种MEMS压电谐振式露点传感器装置，其特征在于，所述MEMS压电谐振器(8)中压电层的压电材料具有负温频特性。6.根据权利要求5所述的一种MEMS压电谐振式露点传感器装置，其特征在于，所述压电材料为氮化铝。7.一种利用权利要求1～6任一所述MEMS压电谐振式露点传感器装置的露点识别方法，其特征在于，具体如下：S1：利用网络分析仪驱动所述MEMS压电谐振器(8)，将待测气体通过进气孔(51)通入气室(9)中，同时开启出气孔(52)，待测气体在气室(9)中保持流通状态且与外界气体隔离，使气室(9)中形成湿度稳定的环境；S2：将半导体制冷片(2)通电降温，使气室(9)内的相对湿度不断增加直至水汽饱和，在MEMS压电谐振器(8)的表面产生水分凝结，连续记录温度传感器(3)的温度值和MEMS压电谐振器(8)输出的谐振频率值；S3：以步骤S2降温过程中输出的谐振频率值作为因变量y、负温度值作为自变量x，进行分段函数拟合；在拟合得到的最终函数中，分段点所对应的温度传感器(3)的温度值，即为待测气体的露点温度。8.根据权利要求7所述的一种MEMS压电谐振式露点识别方法，其特征在于，所述步骤S2中，将温度传感器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢金，王涛，管扬扬，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：