CN103529093A - 电容式结露传感器 - Google Patents

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马舒庆
蒲晓虎
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Abstract

本发明涉及一种电容式结露传感器，包括基板，及设置在所述基板上电容栅，所述电容栅的表面还设置有绝缘层；所述电容栅包括两组梳状电容板，两组所述梳状电容板交叉分布。本发明技术方案提供的电容式结露传感器，通过监测电容式结露传感器的电容变化，可以实现气象观测中结露的自动监测，且防腐蚀能力极强，免维护且造价低。

Description

电容式结露传感器
技术领域
本发明属于传感器领域，特别涉及一种电容式结露传感器。 
背景技术
现有技术中已有的结露传感器，图1为现有技术中电阻式结露传感器的结构示意图，图2为图1中A-A截面的结构示意图，结合图1及图2所示，电阻式结露传感器，包括印在陶瓷绝缘基板11上的梳形状电极12，梳形状电极12上覆盖有由树脂和导电粒子形成的感湿电阻薄膜13，具体的该感湿电阻薄膜13由亲水性的丙烯酸树脂和碳素粉烧结而成。原理为当结露传感器表面有水分吸收时，导电粒子间隔扩大而使电阻急速上升，通过电阻的变化得知湿度的变化，从而确定是否结露。但是由于感湿电阻薄膜13如果被空气中的污染物污染，其感应的特性将发生变化，以致失效，因此不适合放置在户外监测自然结露，只适合在试验室和仪器中监测是否结露。目前在气象观测上，对于结露的观测通常是通过人工观测观测场内是否结露，并进行记录，费时费力，且监测结果与实际偏差较大。 
发明内容
本发明的目的是提供一种电容式结露传感器，可以实现气象观测中结露的自动监测。 
为解决上述发明目的，本发明提供了一种电容式结露传感器，包括基板，及设置在所述基板上电容栅，所述电容栅的表面还设置有绝缘层； 
所述电容栅包括两组梳状电容板，两组所述梳状电容板交叉分布。
作为上述技术方案的优选，所述电容式结露传感器在未结露时，结露传感器的电容栅之间的电容为C1：C1=k×S1/r1，K为常数，S1为电容栅侧面积，r1为电容栅的两梳状电容板侧边之间的距离。 
作为上述技术方案的优选，所述电容式结露传感器在结露时，结露传感器的电容栅之间的电容为C2：C2=0.5×k×S2/r，K为常数，S2为电容栅面积，r2为电容栅的两梳状电容板之间的距离。 
作为上述技术方案的优选，所述电容式结露传感器还包括测量电路，所述测量电路与所述电容栅连接。 
作为上述技术方案的优选，所述绝缘层的厚度为0.001~0.5mm。 
作为上述技术方案的优选，所述绝缘层的材料为绝缘材料。 
作为上述技术方案的优选，所述绝缘材料为环氧树脂或绝缘漆。 
作为上述技术方案的优选，所述基板的厚度为0.1~5mm。 
作为上述技术方案的优选，所述基板的材料为绝缘材料。 
作为上述技术方案的优选，所述绝缘材料为环氧树脂。 
本发明的效果在于： 
本发明提供的电容式结露传感器，通过在基板上设置电容栅，电容栅的表面还设置有绝缘层，所述电容栅包括两组梳状电容板，两组所述梳状电容板交叉分布，通过监测电容式结露传感器的电容变化，可以实现气象观测中结露的自动监测。
附图说明
通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。 
图1为现有技术中电阻式结露传感器的结构示意图； 
图2为图1中A-A截面的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电容式结露传感器的结构示意图；
图4为图3中B-B截面的结构示意图；
其中，11-陶瓷绝缘基板；12-梳形状电极；13-感湿电阻薄膜；21-基板；22-电容栅；23-绝缘层；24-测量电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。 
图3为本发明实施例提供的电容式结露传感器的结构示意图，图4为图3中B-B截面的结构示意图，结合图3及图4所示，该电容式结露传感器包括基板21，及设置在基板21上电容栅22，电容栅22的表面还设置有绝缘层23；电容栅22包括两组梳状电容板，两组梳状电容板交叉分布。 
本实施例提供的高可靠电容式结露传感器通过在基板上有两组呈梳状的，交叉分布的金属电容栅。电容栅上覆盖了绝缘层，也就是说电容栅被基板和绝缘层密封在里面。 
作为上述技术方案的优选，电容式结露传感器在没有结露时，电容栅之间的电容由两电容栅的侧边产生，由于侧边面积小，而且距离远，两电容栅之间电容非常小。具体的结露传感器的电容栅22之间的电容为C1：C1=k×S1/r1，K为常数，该常数与介电常数相关，S1为电容栅22侧面积，r1为电容栅22的两梳状电容板侧边之间的距离。 
作为上述技术方案的优选，当发生结露时，两电容栅分别与结露形成的水层形成两个电容，并且这两个电容之间的关系为串联关系。 
电容式结露传感器在结露时，结露传感器的电容栅22之间的电容为C2：C2=0.5×k×S2/r2，K常数，该常数与介电常数相关，S2为电容栅面积，r2为绝缘层的厚度。 
由于结露发生时，电容栅面积与水层形成的电容的电容栅面积S2，相比两电容栅侧边面积S1大得多，同时，电容栅与结露形成的水层距离即绝缘层的厚度，该厚度r2远小于两梳状电容板侧边之间的距离r1，所以结露时两电容栅之间电容远大于未结露时两电容栅之间电容。当监测到电容增大到预设范围时即可表明有结露产生。 
电容量变化分析的举例说明，其中所选的数值为常规试验数值： 
未结露时，结露传感器两电容栅之间的电容C1=k×S1/r1，其中，S1=1×0.01（电容栅的侧面积的长宽分别为1mm和0.01mm），r1为0.1mm，所以C1=k×1×0.01/0.1=0.1k。
当发生结露时，结露传感器电容栅与水膜之间的电容C2=0.5×k×S2/r2，其中，S=1×0.5（电容栅与水膜之间形成电容的长宽分别为1mm和0.5mm），r2为0.01mm，所以C2=0.5×k×1×0.5/0.01=25k。 
在本实施例中，结露时的电容C2是未结露时C1的250倍，变化的倍数非常明显，电容式结露传感器就是利用这种变化提供结露和为结露的信息。 
作为上述技术方案的优选，电容式结露传感器还包括测量电路24，测量电路24与电容栅22连接。测量电路是测量电容栅之间电容的电路。测量电路是测量电容栅之间电容转变成频率数据。 
作为上述技术方案的优选，绝缘层的材料为绝缘材料。具体的绝缘材料可以为塑料、橡胶、陶瓷等常规的绝缘材料，在本实施例中优选的，绝缘层所选的绝缘材料为环氧树脂或绝缘漆。绝缘层厚度0.001~0.5mm。 
另外基板的材料为绝缘材料。具体的绝缘材料可以为塑料、橡胶、陶瓷等常规的绝缘材料，在本实施例中优选的，基板的绝缘材料为环氧树脂。基板21的厚度为0.1~5mm，基板的边长为1-5厘米，材料可以是环氧树脂板。 
本实施例提供的电容式结露传感器，可以通过电容量的变化反映是否结露，由于其传感器外表为绝缘材料，防腐蚀能力极强，适应于户外对结露的监测，可以实现气象观测中结露的自动监测，同时，该电容式结露传感器免维护，且造价低。 
本发明用于气象监测上，进行地面气象观测，替代人工观测，实现结露自动化观测 
本发明的效果在于：
本发明提供的电容式结露传感器，通过在基板上设置电容栅，电容栅的表面还设置有绝缘层，电容栅包括两组梳状电容板，两组梳状电容板交叉分布，通过监测电容式结露传感器的电容变化，可以用于地面气象观测，替代人工观测，实现结露自动化观测
上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。
此专利说明书使用实例去展示本发明，其中包括最佳模式，并且使熟悉本领域的技术人员制造和使用此项发明。此发明可授权的范围包括权利要求书的内容和说明书内的具体实施方式和其它实施例的内容。这些其它实例也应该属于本发明专利权要求的范围，只要它们含有权利要求相同书面语言所描述的技术特征，或者它们包含有与权利要求无实质差异的类似字面语言所描述的技术特征。 
所有专利，专利申请和其它参考文献的全部内容应通过引用并入本申请文件。但是如果本申请中的一个术语和已纳入参考文献的术语相冲突，以本申请的术语优先。 
本文中公开的所有范围都包括端点，并且端点之间是彼此独立地组合。 
需要注意的是，“第一 ”，“第二”或者类似词汇并不表示任何顺序，质量或重要性，只是用来区分不同的技术特征。结合数量使用的修饰词“大约”包含所述值和内容上下文指定的含义。（例如：它包含有测量特定数量时的误差）。 

Claims (10)

1.一种电容式结露传感器，其特征在于，包括基板，及设置在所述基板上电容栅，所述电容栅的表面还设置有绝缘层；
所述电容栅包括两组梳状电容板，两组所述梳状电容板交叉分布。
2.根据权利要求1所述的电容式结露传感器，其特征在于，所述电容式结露传感器在未结露时，结露传感器的电容栅之间的电容为C1：C1=k×S1/r1，K为常数，S1为电容栅侧面积，r1为电容栅的两梳状电容板侧边之间的距离。
3.根据权利要求2所述的电容式结露传感器，其特征在于，所述电容式结露传感器在结露时，结露传感器的电容栅之间的电容为C2：C2=0.5×k×S2/r，K为常数，S2为电容栅面积，r2为绝缘层的厚度。
4.根据权利要求1所述的电容式结露传感器，其特征在于，所述电容式结露传感器还包括测量电路，所述测量电路与所述电容栅连接。
5.根据权利要求1所述的电容式结露传感器，其特征在于，所述绝缘层的厚度为0.001~0.5mm。
6.根据权利要求1所述的电容式结露传感器，其特征在于，所述绝缘层的材料为绝缘材料。
7.根据权利要求6所述的电容式结露传感器，其特征在于，所述绝缘材料为环氧树脂或绝缘漆。
8.根据权利要求1所述的电容式结露传感器，其特征在于，所述基板的厚度为0.1~5mm。
9.根据权利要求1所述的电容式结露传感器，其特征在于，所述基板的材料为绝缘材料。
10.根据权利要求8所述的电容式结露传感器，其特征在于，所述绝缘材料为环氧树脂。
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