CN1099590C - 湿度传感器 - Google Patents

Abstract

为了提供一种可用1个热敏电阻进行湿度测定的、可减少由测定气氛的温度变化产生的特性变化并可实现低成本化的热传导式湿度传感器，用热敏电阻1和三个固定电阻R₁、R₂、R₃构成惠斯登桥式电路，而且利用热敏电阻1的散热随温度变化的特性测定湿度。用由焦耳热自身发热的发热体2加热热敏电阻1，将该热敏电阻1的温度控制在300℃以上的一个固定温度，而且按照由热敏电阻1的气氛温度产生的上述输出电压值的变化部分对惠斯登桥式电路的输出电压值进行修正。

Description

湿度传感器

技术领域

本发明涉及检测空调器、除湿器、烹调器和栽培室等的气氛的水蒸汽含量的湿度传感器。

背景技术

近年来，对空调器、除湿器、加湿器、烹调器、栽培室等中的相对湿度、绝对湿度等湿度的检测控制的要求越来越高。为了适应这种要求，正在提出各种方式的湿度传感器。

现有的湿度传感器有：应用由于湿度敏感材料的水分吸收而产生的电特性的变化的电阻式或静电容量式传感器；检测由于空气中的水蒸汽的有无而产生空气的热传导变化的热传导式传感器等，热传导式传感器因不吸收水分，故其长期稳定性良好。

现有的湿度传感器中，如图1所示，用具有电阻值R_4H的热敏电阻31和具有电阻值R_4T的热敏电阻32及固定电阻R₄₁、R₄₂、R₄₃、R_4S构成惠斯登桥式电路，利用热敏电阻31、32的散热随湿度而变化的特性测定湿度。在这里，作为固定电阻使用象铂电阻那样的具有正温度特性的热敏电阻时，没有必要使用R_4S。此外，R_4T和R_4H的温度-电阻特性必须相等，R₄₁和R₄₂的电阻值也必须相等。

在上述湿度传感器中，热敏电阻31暴露于外部气氛中，热敏电阻32封入干燥气氛中。此时，由于加到热敏电阻31、32上的电压V_4IN，使热敏电阻31、32中流过电流并产生焦耳热，其温度比周围温度高。热敏电阻31、32的温度由加在热敏电阻31、32上的功率和热敏电阻31、32的散热决定。

但是，外部气氛中含有水蒸汽的情况相对于不含有水蒸汽的情况而言，因水蒸汽的热传导作用，其散热变大。因此，热敏电阻31的温度比热敏电阻32的温度低。这就会在固定电阻R₄₃的二端产生电位差V_4OUT。利用这种现象可检测大气中的绝对湿度。

现有的热传导式湿度传感器的构成如图2的组合分解立体图和图3的立体图所示。参照图2和图3，热敏电阻31、32由在氧化铝基板上形成的铂薄膜构成。热敏电阻31、32也可以用铂薄膜以外的、其电阻值随温度变化的材料来形成。

在制造现有的热传导式湿度传感器时，如图2和图3所示，首先将热敏电阻31、32通过支撑台314用使用粘接剂的粘接法或熔接法等分别固定到不同的的管座34上，之后通过引线接合进行端子连接。用熔接法将已设有通气孔35的管帽33a盖在已固定了热敏电阻31的管座34上。粘接剂要根据使用温度，分成无机、有机粘接剂来使用。

另一方面，通过用熔接法在-40℃的低温下把管帽33b盖在管座34上，将热敏电阻32封入到干燥空气中。其后将管帽33a、33b压入管帽固定板36中。接着，通过将金属外壳311盖在管帽固定板36的外侧及安装金属盖310来完成湿度传感器的制造。

但是在现有的湿度传感器中使用二个热敏电阻，由于使2个热敏电阻的特性一致是困难的，故要减少因温度变化而产生的特性变化是很难的，而且还存在用以使热敏电阻所在气氛的温度分布是一个固定分布的结构是复杂的，因而难以降低成本的问题。

因此，本发明的目的是提供一种可用一个热敏电阻来进行湿度测定的、可减少因测定气氛的温度变化而产生的特性变化的、低成本的热传导式湿度传感器。

发明的公开内容

如采用本发明，在利用热敏电阻的散热随湿度而变化的特性进行湿度测定的湿度传感器中，可得到其特征是具备下述构成部分的湿度传感器：具有为了对上述热敏电阻进行加热而设置的因焦耳热而自身发热的发热体的、对上述热敏电阻进行加热从而将该热敏电阻的温度控制在作为一个固定温度的第1温度的加热控制装置；输出与处于上述第1温度的上述热敏电阻的电压降有关的输出电压的电子电路；基于由上述热敏电阻的气氛温度产生的上述电子电路的输出电压值的变化部分对上述电子电路的输出电压值进行修正的修正装置。

这里，在本发明的湿度传感器中，较理想的是：上述加热控制装置配备有通过在一定时间内将2种脉冲电压加到上述发热体上，使上述热敏电阻的温度在上述第1温度和比上述第1温度低的第2温度间转换的转换装置；上述电子电路输出与上述热敏电阻的温度为上述第2温度时的上述热敏电阻的电压降有关的输出电压；上述修正装置基于上述电子电路的输出特性，对上述热敏电阻的温度为上述第1温度时的上述电子电路的输出电压值进行修正，以便消除测定气氛温度的影响。

附图的简单说明

图1是示出现有的湿度传感器的一例的电路图。

图2是示出现有的湿度传感器的分解立体图。

图3是示出现有的湿度传感器的主要部分的立体图。

图4是示出与本发明有关的湿度传感器的一例的电路图。

图5是示出图4的湿度传感器芯片的第1例的立体图。

图6是示出图4的湿度传感器芯片和外壳的立体图。

图7至图12是供说明图4的湿度传感器的工作之用的图。

图13是示出本发明的湿度传感器芯片的第2例的立体图。

图14是示出图13的湿度传感器芯片的断面图。

图15是示出本发明的湿度传感器芯片的第3例的立体图。

图16是示出图15的湿度传感器芯片的断面图。

图17是示出本发明的实施例中的湿度传感器芯片的第4例的立体图。

图18是示出图17的湿度传感器芯片的断面图。

图19是示出与本发明有关的湿度传感器的另一例的电路图。

用于实施本发明的最佳形态

为了详细地叙述本发明，按照附图进行说明。

参照图1，本发明的一例的湿度传感器配备有兼作发热体2的、其电阻值为R的热敏电阻1。此外，还具备三个固定电阻R₁、R₂、R₃。其中，固定电阻R₂＝R₃。通过热敏电阻1和三个固定电阻R₁、R₂、R₃构成作为电子电路的惠斯登桥式电路。该湿度传感器利用热敏电阻1的散热随湿度而变化的特性来进行湿度测定。在惠斯登桥式电路的输入端上连接电源装置3。此外，在惠斯登桥式电路的输出端上连接修正装置4。在该修正装置4上连接检测测定气氛温度的温度检测器5。该温度检测器5对修正装置4提供测定气氛温度的信息。此外，电源装置3构成加热控制部分，此加热控制部分对兼作因焦耳热而自身发热的发热体2的热敏电阻1加上直流电压使电流流通从而对热敏电阻1进行加热并将该热敏电阻1的温度控制在300℃以上的一个固定温度。修正装置4基于由热敏电阻1的周围气氛温度而产生的输出电压V₀的变化部分对惠斯登桥式电路的输出电压值V₀进行修正然后输出输出电压值V₁。

首先，就本发明一例的湿度传感器的测定原理详细地进行说明。

上述热敏电阻元件1和湿度感应部的温度近似地认为处于相同的温度，这样热敏电阻元件1的上升温度ΔT处于稳定状态，用下面的数学式1来表示。

     α·S·ΔT＝V₀ ²/R               …(1)

这里，α是热传递系数，S是由湿度感应部分的面积或形状等得出的常数，V₀是输出电压，R是热敏电阻值的电阻值。

此外，如将热敏电阻1的温度设为T，气氛温度设为T₀的话，则ΔT由下面的数学式2来表示。

      ΔT＝T-T₀                       …(2)

由上面所述的数学式1和数学式2，下面的数学式3成立。

       V₀＝[α·S·(T-T₀)·R]^1/2      …(3)

α·S用下面的数学式4来表示。

       α·S＝β·λ                  …(4)

这里，β是常数，λ是热敏电阻1的周围气氛的热传导率。

在100℃～150℃内热传导率λ在0～300g/m³的湿度范围内几乎与水蒸汽的量没有依赖关系，这一点从在纯粹空气中混入了水蒸汽的系统的热传导率λ的在该湿度范围内的水蒸汽浓度依赖关系的理论式看是很明显的。即，在温度100℃～150℃内的V₀的值与湿度无关。因此，热敏电阻1的温度T在150℃以上是必要的。

下面叙述将V₀修正为V₁的第1修正方法。

由于S的值因样品的不同而有一定的离散性，故在例如由湿度感应部的面积或形状等产生的常数为S′的样品的情况下，将上述惠斯登桥式电路的输出电压值设为V₀′，预先测定下面的数学式5的a值。

       a＝(S/S′)^1/2＝V₀/V₀′          …(5)

其次，如将V₀′与a相乘，就可消除样品间的离散性。具体地说，如预先用基准温度、基准湿度确定基准电压V₀的话，通过对每个样品用基准温度、基准湿度测定V₀′可求出a的值。

另一方面，由于S、T、R是常数，故由数学式3和数学式5，下面的数学式6成立。

       ΔV₀＝{[R(T-T₀)/(α)·S]^1/2·Δα

                 -[R·α·S/(T-T₀)]^1/2·ΔT₀}/2    …(6)

现在，将V₀与T₀的函数f₁用下面的数学式7来表示。

f₁＝V-k₁·T₀             …(7)

该f₁可如下面的数学式(8)那样来表示。

Δf₁＝{[R(T-T₀)/(α·S)]^1/2·Δα

      -[R·α·S/(T-T₀)]^1/2·ΔT}/2

      -k₁·ΔT₀                            …(8)

在数学式8中，为了使Δf₁与ΔT₀的变动无关而成为一固定值，可如下面的数学式9那样设定k₁的值。

k₁＝-[R·α·S/(T-T₀)]^1/2/2            …(9)

此时，用下面的数学式10表示上述Δf₁。

Δf₁＝[R(T-T₀)/(α)·S]^1/2·Δα]/2    …(10)

在T₀、α的变化小时，Δf₁成为只与Δα(湿度的函数)有关的值。

下面叙述第2修正方法。

与第1修正方法相同，现在将f₂如下面的数学式11那样来定义。

f₂＝V²-k₂·T₀                 …(11)

在k₂＝R·α·S时，Δf₂用下面的数学式12来表示。

Δf₂＝R·S(T-T₀)]·Δα       …(12)

在T₀、α的变化小时，Δf₂成为只与Δα(湿度的函数)有关的值。

修正装置4用上述第1修正方法或上述第2修正方法将V₀修正为V₁。

下面对本发明的一例的温度传感器更详细地进行说明。

热敏电阻1等用下面的方法来制造。就将热敏电阻1与发热体2作成同一个元件的情况，叙述本发明的一例。参照图5，在硅基板6上例如用溅射法形成厚为3μm的SiO₂膜7。其次在SiO₂膜7上用溅射法形成薄膜状的铂图形之后，用光刻技术形成热敏电阻1和温度检测用的电阻8。该温度检测用的电阻8构成温度检测器5。再者，用光刻技术通过腐蚀除去热敏电阻1周边的SiO₂膜7，形成热敏电阻1使之位于SiO₂膜7的交联结构体上。该热敏电阻1和支撑它的部件构成温度感应部9。再者，用划片机等进行切割做成湿度传感器芯片10。将所得到的湿度传感器芯片10如图6所示装到外壳11中。其后用引线接合等方法连接各个连接端子，从而完成元件的制造。因为可将热敏电阻1的结构做得非常小，故可将其时间常数做成几个毫秒。由于用图4中示出的上这电源装置3将预定的直流电压提供给惠斯登桥式电路使预定的电流流过热敏电阻1而产生焦耳热，可使热敏电阻1的温度处于一个固定值。参照图7，热敏电阻1的电阻-温度特性是以1对1的方式相对应的。因而，将电阻值保持在一个固定值就等于将温度保持在一个固定值。

在图8和图9中示出将热敏电阻1的温度T保持在一个固定值时的惠斯登桥式电路端的输出电压V₀的湿度特性。图8中示出将热敏电阻1的温度定为450℃，将气氛温度分别定为20℃、30℃、40℃、50℃时的输出电压V₀-湿度特性。图9中示出将上述热敏电阻1的温度定为110℃，将气氛温度分别定为20℃、30℃、40℃、50℃时的输出电压V₀-湿度特性。

在图10中示出灵敏度-热敏电阻的温度特性的实验结果。其中，灵敏度设为(输出电压V₀的变化)/(湿度)。因此，热敏电阻1的温度T在150℃以上是必要的。上述输出电压V₀的湿度特性与热敏电阻1的温度有关，热敏电阻1的温度越高灵敏度越大。

此外，当热敏电阻1的温度在100℃～150℃时的湿度变化相应的输出电压的变化大体上为零。即，热敏电阻1在温度在100℃～150℃时的输出电压与湿度无关，与气氛的温度或传感器的湿度感应部分9有依赖关系。这一点从在纯粹空气中混入了水蒸汽的系统的热传导率在该湿度范围内的取决于水蒸汽浓度的理论式中看得很清楚。

取决于湿度为一定时的气氛温度T₀的输出电压V₀对于气氛温度T₀以大体上线性的方式变化，输出电压变化率与热敏电阻1的温度T有依赖关系。输出电压变化率(ΔV/ΔT)用下面的数学式13来表示。

ΔV/ΔT＝[R·β·λ/(T-T₀)]^1/2    …(13)

其中，因β的值不明确，故将热敏电阻1在温度为100℃时的变化率设为1。在图11中示出此时的测定值和计算值。在图11中，用曲线A表示热敏电阻1的温度为一定时的测定值(定温驱动测定值)。此处，用曲线B表示热敏电阻1的温度为一定时的计算值(定温驱动计算值)。从图11可看出定温驱动测定值和定温驱动计算值的趋势大体上是一致的。

由于输出电压变化率在热敏电阻1的温度为300℃以上时大体上是一定的，故希望将热敏电阻的温度保持在300℃以上。此外，从有机物等的燃烧方面来看，也希望将热敏电阻的温度保持在300℃以上。

根据以上的理由，由于定温度驱动的缘故可预先预测取决于测定气氛的温度变化的输出电压V₀的变化，故可用气氛温度T₀的信息对输出电压V₀进行修正。

由上述修正装置4进行的修正，可用电路以模拟的方式来实施，也可以用微计算机进行数值计算来实施。图12中示出由上述修正装置4进行修正后的输出电压-湿度特性。从图12可看出，由上述修正装置4进行修正后的输出电压V₁与湿度成比例。

下面，基于图13至图18说明湿度传感器芯片10的另一例。

在图13和图14中示出的湿度传感器芯片10由在SiO₂膜7上形成的薄膜的发热体2、该SiO₂膜和在该发热体2上形成的薄膜的热敏电阻1构成，其它的构成与图2的例子相同。即，在图13和图14中示出的湿度传感器芯片10中，以整体的方式形成各自的薄膜的发热体2和薄膜的热敏电阻1。

在图15和图16中示出的湿度传感器芯片10中，以悬臂状形成湿度感应部9。在图17和图18中示出的湿度传感器芯片10中，以光阑状形成湿度感应部9。

在本发明的一例的湿度传感器的湿度传感器芯片10中，热容量可做得非常小，其时间常数可做到约几个ms，故通过在1秒的时间内进行约50ms的脉冲来驱动，可实现低功率化。

此外，在本发明的一例中，将热敏电阻1和温度检测用的电阻8如上所述在同一硅基板上形成，故可实现小型化和低成本化。

再者，本发明不限定于惠斯登桥式电路，它可适用于输出与上述热敏电阻1的电压降有关的输出电压的电子电路。

如采用本发明的一例，可用一个热敏电阻来进行湿度测定，能减少由测定气氛温度的变化产生的特性变化，实现低成本化。

下面将按照附图详细地说明本发明的另一例的湿度传感器。

图19是示出本发明的另一例的湿度传感器的电路图。如图19所示，本发明的另一例的湿度传感器具备兼作发热体2的、具有电阻值R的热敏电阻1。此外，具备三个固定电阻R_1L或R_1H、R₂和R₃。其中，R₂＝R₃。用具有电阻值R的热敏电阻1和三个固定电阻R_1L或R_1H、R₂、R₃，构成惠斯登桥式电路。利用热敏电阻1的散热随湿度而变化的特性测定湿度。在惠斯登桥式电路的输入端上连接电源装置3。另一方面，在惠斯登桥式电路的输出端上连接修正装置4。在该修正装置4上连接检测测定气氛温度的温度检测器5。该温度检测器5将测定气氛的温度信息提供给修正装置4。

电源装置3与固定电阻R₂、R₃以串联方式连接。在电源装置3与热敏电阻1之间，固定电阻R_1L、R_1H通过开关S并联地连接。由转换控制装置SC控制该开关S的动作。转换控制装置SC控制开关S的动作，以便每隔预定时间将上述固定电阻R_1L或R_1H连接到电源装置3上。

电源装置3通过开关S将电压加到上述热敏电阻1上，使电流流过，产生焦耳热，从而使上述热敏电阻1如以下所述那样达到预定的温度。开关S将固定电阻R_1H连接到电源装置3时，设定为例如只用短至几十ms的规定时间使热敏电阻1的温度升高到300℃以上的第一温度，而且，在上述开关S将固定电阻R_1L连接到电源装置3时，设定为例如只用短至几十ms的规定时间使热敏电阻1的温度降至100℃～150℃的第二温度。修正装置4按照热敏电阻1的温度为第2温度时的上述惠斯登桥式电路的输出特性对热敏电阻1的温度为第1温度时的上述惠斯登桥式电路的输出电压值V_H进行修正从而输出输出电压值V₁。

根据实验已确认，可以通过在只有几十ms的时间内在热敏电阻1中流过的电流使热敏电阻1的温度成为300℃以上的第1温度和成为100℃～150℃的第2温度。

首先说明本发明的另一例的湿度传感器的测定原理。

热敏电阻1和湿度感应部的温度近似地认为处于相同的温度，这样热敏电阻1的上升温度ΔT处于稳定状态，故用上述的数学式1来表示。此外，如将热敏电阻1的温度设为T，气氛温度设为T₀的话，ΔT用上述数学式2来表示。由上述的数学式1和数学式2，数学式3成立。在这里，α·S用数学式4来表示。到此为止，与上述的湿度传感器的一例相同。

在100℃～150℃内热传导率λ在0～300g/m³的湿度范围内几乎与水蒸汽的量无关，这一点从纯粹空气中混入了水蒸汽的系统的热传导率λ的在该湿度范围内的水蒸汽浓度依赖关系的理论式看是很明显的。即，在温度100℃～150℃内的V₀的值与湿度无关。

因此，如将在温度150℃以上的输出电压设为V_H，温度设为T_H，

而且将在温度100℃～150℃的输出电压设为V_L，温度设为T_L的话，由V_L可得到除湿度H以外的气氛温度T₀或湿度感应部的形状效果S等的信息，将这时的状态作为基准可测定在高温T_H(例如450℃)的湿度H。

下面叙述将V_H修正为V₁的第1修正方法。

用下面的数学式14和数学式15表示输出电压V_H、V_L。

V_H＝[α_H·S·(T_H-T₀)·R_H]^1/2    …(14)

在这里，α_H是温度T_H时的α，因T_H保持为一固定值，α_H只是湿度H的函数，R_H是温度T_H时的R。

V_L＝[α_L·S·(T_L-T₀)·R_L]^1/2    …(15)

在这里，α_L是温度T_L时的α，R_L是温度T_L时的R。

因S的值由于样品的不同而具有离散性，故例如在由湿度感应部的面积或形状得出的常数是S′的样品的情况下，将上述惠斯登桥式电路的输出电压设为V_L′，预先测定下面的数学式(16)的a值。

a＝(S/S′)^1/2＝V_L/V_L′           …(16)

如将V_L′与该a值相乘的话，可消除样品间的离散性。具体地说，由于V_L′的值与湿度无关，故如预先用基准温度确定基准电压V_L的话，对每个样品可通过用基准温度测定V_L′来求出a的值。

在数学式5和数学式6中，因为S、T_H、R_H、α_L、T_L、R_L是常数，故可用下面的数学式17和数学式18来表示ΔV_H和ΔV_L。

V_H＝[α_H·S·R_H(T_H-T₀)]^1/2

    ＝[α_H·S·R_H·T_H(1-T₀/T_H)]^1/2    …(17)

V_L＝[α_L·S·(T_L-T₀)·R_L]^1/2

    ＝[α_L·S·R_L·T_L(1-T₀/T_L)]^1/2    …(18)

在数学式17和数学式18中，当T₀/T_H和T₀/T_L比1小很多时，可用下面的数学式19和数学式20来表示。

V_H＝[α_H·S·R_H·T_H]^1/2[1-T₀/(2T_H)]    …(19)

V_L＝[α_L·S·R_L·T_L]^1/2[1-T₀/(2T_L)]    …(20)

现在，如下面的数学式21那样来表示V_H和V_L的函数f₁。

f₁＝V_H-K₁·V_L                          …(21)

在这种情况下，如f₁满足下面的数学式22的条件的话，由T₀的变化引起的f₁的变化为最小。 $\frac{\mathrm{\δ}{f}_1}{\mathrm{\δ}{T}_0}=0\·\·\·\left(22\right)$

由数学式19、20和22导出下面的数学式23。 $\frac{\mathrm{\δ}{f}_1}{\mathrm{\δ}{T}_0}=-\frac{1}{2T_H}{({\mathrm{\α}}_H\·S\·R_H\·T_H)}^{1/2}$ $+\frac{K_1}{2T_L}{({\mathrm{\α}}_L\·S\·R_L\·T_L)}^{1/2}\·\·\·\left(23\right)$

如设定K₁以使该数学式22成立的话，K₁如下面的数学式24那样来表示。

K₁＝[(α_H·R_H·T_L)/(α_L·R_L·T_H)]^1/2    …(24)

在这种情况下，f₁如下面的数学式25那样来表示。

f₁＝[(α_H·R_H·T_L)/T_H]^1/2(T_H-T_L)        …(25)

由该数学式(25)可知f₁与T₀无关。

下面叙述第2修正方法。

与第1修正方法相同，如下面的数学式26那样来表示V_H ²和V_L ²的函数f₂。

f₂＝V_H ²-k₂·V_L ²                          …(26)

在这种情况下，如f₂满足下面的数学式(27)的条件的话，由T₀的变化引起的f₂的变化为最小。 $\frac{\mathrm{\δ}{f}_2}{\mathrm{\δ}{T}_0}=0\·\·\·\left(27\right)$

由数学式26和数学式27可导出下面的数学式28。 $\frac{\mathrm{\δ}{f}_2}{\mathrm{\δ}{T}_0}=-{\mathrm{\α}}_H\·S\·R_H+k_2\·{\mathrm{\α}}_L\·S\·R_L=0\·\·\·\left(28\right)$

如设定k₂以使该数学式(28)成立的话，k₂如下面的数学式29那样来表示。

k₂＝(α_H·R_H)/(α_L·R_L)                  …(29)

在这种情况下，f₂如下面的数学式30那样来表示。

f₂＝α_H·S·R_H(T_H-T_L)                    …(30)

以该数学式可看出f₂与T₀无关。

修正装置4按照上述热敏电阻1的温度为100℃～150℃的第2温度时的上述惠斯登桥式电路的输出特性，用上述第1修正方法或第2修正方法，对上述热敏电阻1的温度为300℃以上的第1温度时的上述惠斯登桥式电路的输出电压值V_H进行修正。

下面对与本发明的另一例有关的湿度传感器进行更具体的说明。由于热敏电阻1等与上面所述的本发明的一例是一样的，故省略关于其制造方法等的说明。热敏电阻1也与第1例中的的情况相同，可做成非常小型的结构，时间常数可为几个ms。因此，可使上述热敏电阻1在1秒的时间内发热达到二个不同温度而且可冷却。

通过图19中示出的上述电源装置3对上述惠斯登桥式电路提供预定的直流电压，由于在热敏电阻1中流过预定的电流产生焦耳热，可使热敏电阻1的温度达到预定值。由于上述热敏电阻1的电阻-温度特性如图4所示是1对1对应的，故将电阻值保持在一定值等于将温度保持在一定值。

此外，在第2例中，关于热敏电阻的温度特性可得到与图7同样的结果。

输出电压V_H的湿度特性与热敏电阻1的温度有依赖关系，热敏电阻1的温度越高灵敏度越大。

湿度为一定时的由气氛温度T₀产生的输出电压V_H对于气氛温度T₀大体上呈线性变化，输出电压变化率与热敏电阻1的温度T_H有依赖关系。输出电压变化率(ΔV/ΔT)用下面的数学式31来表示。

ΔV/ΔT＝[R·β·λ/(T-T₀)]^1/2    …(31)

但由于β的值不明确，故将热敏电阻1的温度为100℃时的变化率设为1。这时的测定值和计算值，可得到与图11同样的结果。

此外，根据与第1例同样的理由，由于借助定温度驱动可事先预测由测定气氛的温度变化产生的输出电压V_H的变化，故按照气氛温度T₀的信息和上述热敏电阻1的温度为100℃～150℃的第2温度时的上述惠斯登桥式电路的输出特性，修正装置4可用第1修正方法或第2修正方法对输出电压V_H进行修正。

如以上所说明的那样，在本发明的第2例中也可用1个热敏电阻进行湿度测定，可减少由测定气氛温度的变化产生的特性变化，实现低成本化。

产业上利用的可能性

如以上所说明的那样，本发明的湿度传感器可用一个热敏电阻进行湿度测定，可减少由测定气氛温度的变化产生的特性变化，实现低成本化，能用于对空调器、除湿器、烹调器和载培室等的气氛的水蒸汽量的测定。

Claims (12)

1.一种利用热敏电阻的散热随湿度而变化的特性进行湿度测定的湿度传感器，其特征在于配备有：

具有为了对上述热敏电阻进行加热而设置的因焦耳热而自身发热的发热体的、对上述热敏电阻进行加热从而将该热敏电阻的温度控制在作为固定温度的第1温度的加热控制装置，其中所述固定的第1温度大于150℃；

输出与在上述第1温度的上述热敏电阻的电压降有关的输出电压的电子电路；和

按照由上述热敏电阻的气氛温度产生的上述电子电路的输出电压值的变化部分对上述电子电路的输出电压进行修正的修正装置。

2.权利要求1中所述的湿度传感器，其特征还在于上述电子电路配备包含上述热敏电阻的惠斯登桥式电路。

3.权利要求1中所述的湿度传感器，其特征还在于上述热敏电阻和上述发热体由薄膜构成，而且是整体地形成的。

4.权利要求1中所述的湿度传感器，其特征还在于上述热敏电阻和上述发热体用由薄膜构成的同一元件形成。

5.权利要求1中所述的湿度传感器，其特征还在于上述第1温度是300℃或以上。

6.权利要求1中所述的湿度传感器，其特征还在于：

上述加热控制装置具备通过在一定时间内将2种脉冲电压加到上述发热体上，使上述热敏电阻的温度在上述第1温度和比上述第1温度低的第2温度间转换的转换装置；

上述电子电路输出与上述热敏电阻的温度为上述第2温度时的上述热敏电阻的电压降有关的输出电压；

上述修正装置按照上述电子电路的输出特性，对上述热敏电阻的温度为上述第1温度时的上述电子电路的输出电压值进行修正，以便消除测定气氛的温度的影响。

7.权利要求6中所述的湿度传感器，其特征还在于上述热敏电阻和上述发热体由薄膜构成，而且是整体地形成的。

8.权利要求6中所述的湿度传感器，其特征还在于上述热敏电阻和上述发热体用由薄膜构成同一元件形成。

9.权利要求6中所述的湿度传感器，其特征还在于上述电子电路具备通过上述转换装置使由加到上述热敏电阻的上述2种脉冲电压产生的外加电压变化的2种电阻部分。

10.权利要求6中所述的湿度传感器，其特征在于还具备

提供测定气氛的温度信息的温度检测器；和

按照上述测定气氛的温度信息进行上述输出电压值的修正的修正装置。

11.权利要求6中所述的湿度传感器，其特征还在于上述加热控制装置具备输出用于对上述热敏电阻进行加热以达到上述第1温度和上述第2温度的上述2种脉冲电压的电源装置。

12.权利要求6中所述的湿度传感器，其特征还在于上述第2温度是100℃～150℃范围内的一个固定温度。

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