CN110988054A - 一种电容式湿度传感器温度补偿结构及其补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及湿度传感器技术领域，且公开了一种电容式湿度传感器温度补偿结构及其补偿方法，包括湿度传感器本体，湿度传感器本体的顶端边缘固定连接有防护罩，在防护罩的外表面均匀开设有通气孔，在湿度传感器本体的顶端中部分别嵌设有湿敏元件检测探头和湿敏元件补偿探头，湿敏元件检测探头直接与大气接触。本发明通过在通气孔内同时设置湿敏元件检测探头和湿敏元件补偿探头，由湿敏元件检测探头正常检测温、湿度，湿敏元件补偿探头仅检测温度，结合温度补偿电路，可实现由湿敏元件补偿探头消除湿敏元件检测探头的压降变化值中温度变化所产生的影响，从而实现温度补偿，可使得最终所检测的湿度值接近真实值。

Description

一种电容式湿度传感器温度补偿结构及其补偿方法
技术领域
本发明涉及湿度传感器技术领域，具体为一种电容式湿度传感器温度补偿结构及其补偿方法。
背景技术
电容式湿度传感器的温度系数α是个变量，它随使用温度、湿度范围而异，这是因为水和高分子聚合物的介电系数随温度的改变是不同步的，而温度系数α又主要取决于水和感湿材料的介电系数，湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。
因此，由上述可知，对于一些检测环境中存在温度变化的，温度与湿度共同对湿敏电容的介电常数产生影响，使得所测的相对湿度值存在失真可能性，因此，提出一种电容式湿度传感器温度补偿结构，旨在解决上述问题。
发明内容
针对背景技术中提出的现有电容式湿度传感器在检测过程中存在的不足，本发明提供了一种电容式湿度传感器温度补偿结构及其补偿方法，具备温度补偿检测、构造简单、接近真实检测值的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种电容式湿度传感器温度补偿结构，包括湿度传感器本体，所述湿度传感器本体的顶端边缘固定连接有防护罩，在所述防护罩的外表面均匀开设有通气孔，在所述湿度传感器本体的顶端中部分别嵌设有湿敏元件检测探头和湿敏元件补偿探头，所述湿敏元件检测探头直接与大气接触，所述湿敏元件补偿探头的外部套设有密封传热罩，所述密封传热罩用以将湿敏元件补偿探头密封隔离于环境中。
优选的，所述密封传热罩采用铜薄片，且密封传热罩的内表面紧贴于湿敏元件补偿探头上表面。
优选的，所述通气孔的开口朝向以其中轴对称方式分别设于朝向湿敏元件检测探头和密封传热罩
一种电容式湿度传感器温度补偿结构的补偿方法，包括转换电路和压降电容组成的一组串并联电路，所述湿敏元件补偿探头串联于转换电路所在电路后，由转换电路将湿敏元件补偿探头的电容变化量转换为电压变化量，并将电压变化量加载于压降电容的两端，所述湿敏元件检测探头串联于另一个转换电路所在的电路后，由转换电路将湿敏元件检测探头的电容变化量转换为电压变化量，并将电压变化量加载于压降电容的两端。
优选的，所述湿敏元件补偿探头和湿敏元件检测探头经变换后的电压降加载至压降电容的两端时采用正负极同侧。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明通过在通气孔内同时设置湿敏元件检测探头和湿敏元件补偿探头，由湿敏元件检测探头正常检测温、湿度，湿敏元件补偿探头仅检测温度，结合温度补偿电路，可实现由湿敏元件补偿探头消除湿敏元件检测探头的压降变化值中温度变化所产生的影响，从而实现温度补偿，可使得最终所检测的湿度值接近真实值。
2、本发明通过将湿敏元件补偿探头置于密封的密封传热罩内，并且直接与密封传热罩紧贴，可使得湿敏元件补偿探头直接获得通气孔内环境温度，同时，密封状态下无水汽作用，其检测的电容量变化值即为真实反映温度影响所带来的介电常数变化，从而实现对照检测，有效控制单一变量，使得温度补偿真实合理。
附图说明
图1为本发明温度补偿结构布置示意图；
图2为本发明温度补偿电路连接示意图。
图中：1、湿度传感器本体；2、防护罩；3、通气孔；4、湿敏元件检测探头；5、湿敏元件补偿探头；6、密封传热罩；7、转换电路；8、压降电容。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，一种电容式湿度传感器温度补偿结构，包括湿度传感器本体1，湿度传感器本体1的顶端边缘固定连接有防护罩2，在防护罩2的外表面均匀开设有通气孔3，在湿度传感器本体1的顶端中部分别嵌设有湿敏元件检测探头4和湿敏元件补偿探头5，湿敏元件检测探头4直接与大气接触，湿敏元件补偿探头5的外部套设有密封传热罩6，密封传热罩6用以将湿敏元件补偿探头5密封隔离于环境中，湿敏元件检测探头4的电容量变化可真实反映环境中温度变化以及湿度作用效果，湿敏元件补偿探头5仅用于反映环境中温度变化作用效果，因湿敏电容的电容量变化值与介电常数变化值成正比，故而，可直接将湿敏元件补偿探头5检测的电容变化值等效于湿敏元件检测探头4中温度变化影响，将湿敏元件检测探头4的电容量变化检测值直接减去湿敏元件补偿探头5的检测值即可消除温度影响，从而使得湿度检测更加精确。
其中，为使得湿敏元件补偿探头5能够更加真实的反映湿敏元件检测探头4的温度，将密封传热罩6采用铜薄片，且密封传热罩6的内表面紧贴于湿敏元件补偿探头5上表面。
其中，将通气孔3的开口朝向以其中轴对称方式分别设于朝向湿敏元件检测探头4和密封传热罩6，从而，能够消除环境气体扩散至通气孔3内后流向湿敏元件检测探头4和密封传热罩6的不对等问题，进一步消除无关变量影响，提高单一变量控制精度。
一种电容式湿度传感器温度补偿结构的补偿方法，包括转换电路7和压降电容8组成的一组串并联电路，具体为，将湿敏元件补偿探头5串联于转换电路7所在电路后，由转换电路7将湿敏元件补偿探头5的电容变化量转换为电压变化量，并将电压变化量加载于压降电容8的两端，同时，将湿敏元件检测探头4串联于另一个转换电路7所在的电路后，由该转换电路7将湿敏元件检测探头4的电容变化量转换为电压变化量，并将电压变化量加载于压降电容8的两端，其中，湿敏元件补偿探头5和湿敏元件检测探头4经变换后的电压降加载至压降电容8的两端时采用正负极异侧，然后，重新测得压降电容8两端的电压降即可获取最终电压变化值，将电压变化范围等效于相对湿度范围，即可精确获得相对湿度值。
需要说明的是，电容式湿度传感器，主要由湿敏电容和转换电路两部分组成。它由玻璃底衬、下电极、湿敏材料、上电极几部分组成。两个下电极与湿敏材料，上电极构成的两个电容成串联连接。湿敏材料是一种高分子聚合物，它的介电常数随着环境的相对湿度变化而变化。当环境湿度发生变化时，湿敏元件的电容量随之发生改变，即当相对湿度增大时，湿敏电容量随之增大，反之减小。传感器的转换电路把湿敏电容变化量转换成电压量变化，对应于相对湿度0～100％RH的变化，传感器的输出呈0～1v的线性变化。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种电容式湿度传感器温度补偿结构，包括湿度传感器本体(1)，其特征在于：所述湿度传感器本体(1)的顶端边缘固定连接有防护罩(2)，在所述防护罩(2)的外表面均匀开设有通气孔(3)，在所述湿度传感器本体(1)的顶端中部分别嵌设有湿敏元件检测探头(4)和湿敏元件补偿探头(5)，所述湿敏元件检测探头(4)直接与大气接触，所述湿敏元件补偿探头(5)的外部套设有密封传热罩(6)，所述密封传热罩(6)用以将湿敏元件补偿探头(5)密封隔离于环境中。
2.根据权利要求1所述的一种电容式湿度传感器温度补偿结构，其特征在于：所述密封传热罩(6)采用铜薄片，且密封传热罩(6)的内表面紧贴于湿敏元件补偿探头(5)上表面。
3.根据权利要求1所述的一种电容式湿度传感器温度补偿结构，其特征在于：所述通气孔(3)的开口朝向以其中轴对称方式分别设于朝向湿敏元件检测探头(4)和密封传热罩(6)。
4.根据权利要求1所述的一种电容式湿度传感器温度补偿结构的补偿方法，其特征在于：包括转换电路(7)和压降电容(8)组成的一组串并联电路，所述湿敏元件补偿探头(5)串联于转换电路(7)所在电路后，由转换电路(7)将湿敏元件补偿探头(5)的电容变化量转换为电压变化量，并将电压变化量加载于压降电容(8)的两端，所述湿敏元件检测探头(4)串联于另一个转换电路(7)所在的电路后，由转换电路(7)将湿敏元件检测探头(4)的电容变化量转换为电压变化量，并将电压变化量加载于压降电容(8)的两端。
5.根据权利要求4所述的一种电容式湿度传感器温度补偿结构的补偿方法，其特征在于：所述湿敏元件补偿探头(5)和湿敏元件检测探头(4)经变换后的电压降加载至压降电容(8)的两端时采用正负极异侧。
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