一种温湿度多模态传感器及其温湿度测量方法技术

本发明专利技术公开了一种温湿度多模态传感器及其温湿度测量方法，涉及传感器技术领域，所述温湿度多模态传感器包括：从上到下依次设置的温湿敏二维材料薄膜层、电极薄膜层和衬底；温湿敏二维材料薄膜层的电容的大小不随温度的变化而变化；电极薄膜层用于输出温湿敏二维材料薄膜层的电路参数；电路参数包括电容和电阻；电路参数用于确定温湿度多模态传感器所处的待检测环境的温度和湿度。本发明专利技术只需使用电容的大小不随温度的变化而变化的温湿敏二维材料薄膜层，无需利用两种不同的敏感元件，在实现测量温度和湿度的同时，减小了传感器的尺寸，降低了成本。降低了成本。降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种温湿度多模态传感器及其温湿度测量方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，特别是涉及一种温湿度多模态传感器及其温湿度测量方法。

技术介绍

[0002]温度和湿度作为重要的物理量，与人类生活和国民生产息息相关。在人们的生活中，很多常见健康问题都与温度和湿度有着紧密的联系，人们所处环境气温的高低是直接影响人体健康的关键因素，人体所处境湿度也与许多皮肤、呼吸道疾病相关，对温湿度精准监测并保证适当的环境温湿度才能避免疾病的产生。此外，在例如电路印制、纺织业、食品加工等工业生产方面以及农业、畜牧业方面，精准有效的对环境温湿度进行监测与控制也是具有重要意义的。而传感器使电子设备成为数字世界和物理世界之间的大门，将温度湿度以数字的形式直观的展现出来。
[0003]在现有技术中，常见的温湿度传感器多是将两种不同的敏感元件通过电路连接集成在一起，能同时达到对温度和湿度的监测。随着技术的发展与进步，它们很多已经达到对传感器可靠性高灵敏度高的要求。但由于传统的温湿度传感器要通过电路将不同敏感元件集成在一起，这就增加了传感器的尺寸，而且其结构较为复杂，加工工艺较为繁琐，也增加了设计的复杂度与生产成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种温湿度多模态传感器及其温湿度测量方法，实现测量温度和湿度的同时，减小传感器的尺寸，降低成本。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种温湿度多模态传感器，所述温湿度多模态传感器包括：从上到下依次设置的温湿敏二维材料薄膜层、电极薄膜层和衬底；所述温湿敏二维材料薄膜层的电容的大小不随温度的变化而变化；
[0007]所述电极薄膜层用于输出所述温湿敏二维材料薄膜层的电路参数；所述电路参数包括电容和电阻；所述电路参数用于确定所述温湿度多模态传感器所处的待检测环境的温度和湿度。
[0008]可选地，所述温湿敏薄膜层的材料包括：氧化石墨烯和MXene中的至少一者。
[0009]可选地，所述电极薄膜层的材料包括：金、铂、银和钨中的至少一者。
[0010]可选地，所述衬底的材料包括：聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、硅片和陶瓷中的至少一者。
[0011]一种温湿度测量方法，利用上述所述的温湿度多模态传感器实现，所述方法包括：
[0012]获取温湿敏二维材料薄膜层的电路参数；所述电路参数包括电容和电阻；
[0013]根据所述电容和电容湿度关系确定所述温湿度多模态传感器所处的待测环境的湿度；
[0014]根据所述电阻、所述湿度和所述温湿度多模态传感器的传感器参数确定所述待测环境的温度。
[0015]可选地，在根据所述电阻、所述湿度和所述温湿度多模态传感器的传感器参数确定所述待测环境的温度之前，还包括：
[0016]确定所述温湿度多模态传感器的传感器参数；所述传感器参数包括：温度系数、湿度系数、参考温度、参考湿度和参考电阻；所述温度系数和所述湿度系数均为常数，所述参考温度和所述参考湿度均为预设值；所述参考电阻为在所述参考温度和所述参考湿度下的电阻。
[0017]可选地，所述温度的计算公式为：
[0018][0019]其中，T为所述温度，α为所述温度系数，β为所述湿度系数，T0为所述参考温度，H为所述待测环境的湿度，H0为所述参考湿度，R0为参考电阻。
[0020]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0021]本专利技术公开了一种温湿度多模态传感器及其温湿度测量方法，温湿度多模态传感器包括：从上到下依次设置的温湿敏二维材料薄膜层、电极薄膜层和衬底；温湿敏二维材料薄膜层的电容的大小不随温度的变化而变化；电极薄膜层用于输出温湿敏二维材料薄膜层的电路参数；电路参数包括电容和电阻；电路参数用于确定温湿度多模态传感器所处的待检测环境的温度和湿度。本专利技术只需使用电容的大小不随温度的变化而变化的温湿敏二维材料薄膜层，无需利用两种不同的敏感元件，在实现测量温度和湿度的同时，减小了传感器的尺寸，降低了成本。
[0022]附图说
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例1提供的温湿度多模态传感器的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例1提供的温湿度多模态传感器的俯视图；
[0026]图3为本专利技术实施例1提供的温湿度多模态传感器的侧视图；
[0027]图4为本专利技术实施例1提供的温湿度多模态传感器的剖面图；
[0028]图5为本专利技术实施例2提供的一种温湿度测量方法的流程示意图；
[0029]图6为湿度不变，温度增大时的温湿度多模态传感器的阻抗Bode(伯德)图；
[0030]图7为温度不变，湿度增大时的温湿度多模态传感器的阻抗Bode(伯德)图；
[0031]图8为温湿度多模态传感器的等效电路图；
[0032]图9为温湿度多模态传感器的电阻、电容与温度的关系图。
[0033]附图说明：1
‑
温湿敏二维材料薄膜层，2
‑
电极薄膜层，3
‑
衬底。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]本专利技术的目的是提供一种温湿度多模态传感器及其温湿度测量方法，旨在实现测量温度和湿度的同时，减小传感器的尺寸，降低成本，可应用于传感器

[0036]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0037]实施例1
[0038]如图1
‑
图4所示，本实施例中的温湿度多模态传感器，温湿度多模态传感器包括：从上到下依次设置的温湿敏二维材料薄膜层1、电极薄膜层2和衬底3；温湿敏二维材料薄膜层1的电容的大小不随温度的变化而变化。
[0039]电极薄膜层2用于输出温湿敏二维材料薄膜层1的电路参数；电路参数包括电容和电阻；电路参数用于确定温湿度多模态传感器所处的待检测环境的温度和湿度。
[0040]具体的，电极薄膜层2的形状可根据实际需求设置，包括但不限于叉指形状，该形状包括有间距交错设置的对称的两部分，每一部分均梳子状，梳子的齿的部分交错。
[0041]衬底3用于支撑温湿敏二维材料薄膜层1和电极薄膜层2。
[0042]作为一种可选的实施方式，温湿敏薄膜层的材料包括：氧化石墨烯和MXene中的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温湿度多模态传感器，其特征在于，所述温湿度多模态传感器包括：从上到下依次设置的温湿敏二维材料薄膜层、电极薄膜层和衬底；所述温湿敏二维材料薄膜层的电容的大小不随温度的变化而变化；所述电极薄膜层用于输出所述温湿敏二维材料薄膜层的电路参数；所述电路参数包括电容和电阻；所述电路参数用于确定所述温湿度多模态传感器所处的待检测环境的温度和湿度。2.根据权利要求1所述的温湿度多模态传感器，其特征在于，所述温湿敏薄膜层的材料包括：氧化石墨烯和MXene中的至少一者。3.根据权利要求1所述的温湿度多模态传感器，其特征在于，所述电极薄膜层的材料包括：金、铂、银和钨中的至少一者。4.根据权利要求1所述的温湿度多模态传感器，其特征在于，所述衬底的材料包括：聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、硅片和陶瓷中的至少一者。5.一种温湿度测量方法，其特征在于，利用如权利要求1
‑
4任一项所述的温湿度多模态传感器实现，所述方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵全亮，任明科，张宏宽，宋维力，张萌颖，何广平，袁俊杰，赵磊，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：