CN114646683B - 一种陶瓷湿度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种陶瓷湿度传感器，其能够提前泵出氧气，在无氧气存在的情况下电离水直接获取电流值进而得到湿度值，提高了湿度测量的准确性，其特征在于：第一氧化锆陶瓷层的一端上侧设有第一、二外电极，所述第一、二外电极分别通过导线与第一电极引脚的第一、四引脚相连；第二氧化锆陶瓷层的一端设有第一、二空腔，所述第一、二空腔的位置分别与所述第一、二外电极相对应，所述第一空腔通过第一多孔层与外界连通，所述第一、二空腔之间通过第二多孔层连通，所述第一、二空腔的下侧分别设有第一、二内电极，所述第一、二内电极分别通过导线和过孔与第一电极引脚的第二、三引脚相连。
Description
技术领域
本发明属于湿度传感器技术领域，尤其涉及一种陶瓷湿度传感器。
背景技术
现有技术中一般采用氧化锆陶瓷湿度传感器进行高温下的湿度测量，其测量方法为首先获取高电压电离氧气和水得到的总电流值与低电压电离氧气得到的电流值之间的差值，该差值即为电离水得到的电流值，然后利用该差值得到对应的湿度值；上述方法存在的缺陷为：由于通过求取电流差值间接获取电离水得到的电流值，那么电离氧气得到的电流值的准确性会影响电离水得到的电流值的准确性，因此环境气体中氧气的存在会影响湿度的测量，降低了湿度测量准确性。
发明内容
为了解决现有的氧化锆陶瓷湿度传感器存在测量湿度时环境气体中氧气的存在会降低湿度测量的准确性的问题，本发明提供了一种陶瓷湿度传感器，其能够提前泵出氧气，在无氧气存在的情况下电离水直接获取电流值进而得到湿度值，提高了湿度测量的准确性。
其具体技术方案如下：
一种陶瓷湿度传感器，其特征在于：包括至上而下依次为第一氧化锆陶瓷层、第二氧化锆陶瓷层、第三氧化锆陶瓷层、第六氧化锆陶瓷层；
所述第一氧化锆陶瓷层的一端上侧设有第一外电极和第二外电极，所述第一外电极和第二外电极分别通过导线与第一电极引脚的第一引脚和第四引脚相连，所述第一电极引脚包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚；
所述第二氧化锆陶瓷层的一端设有第一空腔和第二空腔，所述第一空腔和第二空腔的位置分别与所述第一外电极和第二外电极相对应，所述第一空腔通过第一多孔层与外界连通，所述第一空腔和第二空腔之间通过第二多孔层连通，所述第一空腔和第二空腔的下侧分别设有第一内电极和第二内电极，所述第一内电极和第二内电极分别通过导线和过孔与第一电极引脚的第二引脚和第三引脚相连；
所述第三氧化锆陶瓷层和第六氧化锆陶瓷层之间设有加热器，所述加热器通过导线和过孔与加热器引脚相连，所述加热器的上下侧还分别设有氧化铝绝缘层；
所述第六氧化锆陶瓷层的下侧设有加热器引脚。
进一步的，所述第一外电极和第一内电极之间的电压值的范围为0.4V至0.6V，所述第二外电极和第二内电极之间的电压值的范围为1.5V至2V。
进一步的，所述第一空腔和第二空腔的上侧还分别设有第三内电极和第四内电极，所述第三内电极和第四内电极分别通过导线和过孔与第一内电极和第二内电极相连。
进一步的，所述第一外电极、第二外电极、第一内电极、第二内电极、第三内电极、第四内电极均为铂金电极。
进一步的，所述第三氧化锆陶瓷层与加热器之间还设有第四氧化锆陶瓷层，所述第六氧化锆陶瓷层与加热器之间还设有第五氧化锆陶瓷层。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
通过设置连续的两个空腔，环境气体通过第一多孔层进入第一个空腔，对第一空腔的内外电极间施加低电压，可将进入第一空腔内气体中的全部氧气泵出，剩余气体则通过第二多孔层进入第二空腔，在第二空腔的内外电极间施加高电压，则将进入第二空腔的水全部电离，形成泵电流，此时的泵电流即可对应环境中湿度值，解决了测量湿度时环境气体中氧气的存在会降低湿度测量的准确性的问题，实现了提前泵出氧气，在无氧气存在的情况下电离水直接获取电流值进而得到湿度值，提高了湿度测量的准确性。
附图说明
图1为陶瓷湿度传感器的结构示意图；
图2为陶瓷湿度传感器的剖面结构图；
图3为陶瓷湿度传感器的电路示意图；
图4为同一温度下泵电流Ip2和湿度关系曲线；
其中：1、第一氧化锆陶瓷层；2、第二氧化锆陶瓷层；3、第三氧化锆陶瓷层；4、第四氧化锆陶瓷层；5、第五氧化锆陶瓷层；6、第六氧化锆陶瓷层；7、第一外电极；8、第二外电极；9、第一引脚；10、第二引脚；11、第三引脚；12、第四引脚；13、第一空腔；14、第二空腔；15、第一多孔层；16、第二多孔层；17、第一内电极；18、第二内电极；19、加热器；20、加热器引脚；21、氧化铝绝缘层；22、第三内电极；23、第四内电极。
具体实施方式
如图1-3所示，一种陶瓷湿度传感器，包括至上而下依次为第一氧化锆陶瓷层1、第二氧化锆陶瓷层2、第三氧化锆陶瓷层3、第六氧化锆陶瓷层6；所述第一氧化锆陶瓷层1的一端上侧设有第一外电极7和第二外电极8，所述第一外电极7和第二外电极8分别通过导线与第一电极引脚的第一引脚9和第四引脚12相连，所述第一电极引脚包括第一引脚9、第二引脚10、第三引脚11、第四引脚12；所述第二氧化锆陶瓷层2的一端设有第一空腔13和第二空腔14，所述第一空腔13和第二空腔14的位置分别与所述第一外电极7和第二外电极8相对应，所述第一空腔13通过第一多孔层15与外界连通，所述第一空腔13和第二空腔14之间通过第二多孔层16连通，所述第一空腔13和第二空腔14的下侧分别设有第一内电极17和第二内电极18，所述第一内电极17和第二内电极18分别通过导线和过孔与第一电极引脚的第二引脚10和第三引脚11相连；所述第三氧化锆陶瓷层3和第六氧化锆陶瓷层6之间设有加热器19，所述加热器19通过导线和过孔与加热器引脚20相连，所述加热器19的上下侧还分别设有氧化铝绝缘层21；所述第六氧化锆陶瓷层6的下侧设有加热器引脚20。
所述第一外电极7和第一内电极17之间的电压值的范围为0.4V至0.6V，所述第二外电极8和第二内电极18之间的电压值的范围为1.5V至2V。
所述第一空腔13和第二空腔14的上侧还分别设有第三内电极22和第四内电极23，所述第三内电极22和第四内电极23分别通过导线和过孔与第一内电极17和第二内电极18相连，以增加内电极的面积，提高了电离的效率。
所述第一外电极7、第二外电极8、第一内电极17、第二内电极18、第三内电极22、第四内电极23均为铂金电极。
所述第三氧化锆陶瓷层3与加热器19之间还设有第四氧化锆陶瓷层4，所述第六氧化锆陶瓷层6与加热器19之间还设有第五氧化锆陶瓷层5，以增加陶瓷层的厚度，增加了产品的强度。
工作时，环境气体通过第一多孔层进入第一个空腔时，对第一空腔的内外电极间施加一定电压，电压值约为0.4~0.6V，该电压可将进入第一空腔的气体中的全部氧气泵出，剩余气体则通过第二多孔层进入第二空腔，在第二空腔的内外电极间施加一定电压，电压值约为1.5~2.0V，该电压则将进入第二空腔的水全部电离，形成泵电流Ip2，此时Ip2即可对应环境中湿度值，将Ip2与湿度值绘制成如图4所示的同一温度下泵电流Ip2和湿度关系曲线，依靠该方式，即可通过监测传感器电路中的电流值，获取某一温度下环境中的湿度值。
Claims (4)
1.一种陶瓷湿度传感器，其特征在于：包括至上而下依次为第一氧化锆陶瓷层（1）、第二氧化锆陶瓷层（2）、第三氧化锆陶瓷层（3）、第六氧化锆陶瓷层（6）；
所述第一氧化锆陶瓷层（1）的一端上侧设有第一外电极（7）和第二外电极（8），所述第一外电极（7）和第二外电极（8）分别通过导线与第一电极引脚的第一引脚（9）和第四引脚（12）相连，所述第一电极引脚包括第一引脚（9）、第二引脚（10）、第三引脚（11）、第四引脚（12）；
所述第二氧化锆陶瓷层（2）的一端设有第一空腔（13）和第二空腔（14），所述第一空腔（13）和第二空腔（14）的位置分别与所述第一外电极（7）和第二外电极（8）相对应，所述第一空腔（13）通过第一多孔层（15）与外界连通，所述第一空腔（13）和第二空腔（14）之间通过第二多孔层（16）连通，所述第一空腔（13）和第二空腔（14）的下侧分别设有第一内电极（17）和第二内电极（18），所述第一内电极（17）和第二内电极（18）分别通过导线和过孔与第一电极引脚的第二引脚（10）和第三引脚（11）相连；
所述第三氧化锆陶瓷层（3）和第六氧化锆陶瓷层（6）之间设有加热器（19），所述加热器（19）通过导线和过孔与加热器引脚（20）相连，所述加热器（19）的上下两侧还分别设有氧化铝绝缘层（21）；
所述第六氧化锆陶瓷层（6）的下侧设有加热器引脚（20）；
使用时，通过设置连续的两个空腔，环境气体通过第一多孔层（15）进入第一空腔（13），对第一空腔（13）的内外电极间施加低电压，电压值为0.4~0.6V，将进入第一空腔（13）内气体中的全部氧气泵出，剩余气体则通过第二多孔层（16）进入第二空腔（14），在第二空腔（14）的内外电极间施加高电压，电压值为1.5~2.0V，则将进入第二空腔（14）的水全部电离，形成泵电流，将泵电流与湿度值绘制成同一温度下泵电流和湿度关系曲线，依靠该方式，即可通过监测传感器电路中的电流值，获取对应温度下环境中的湿度值。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷湿度传感器，其特征在于：所述第一空腔（13）和第二空腔（14）的上侧还分别设有第三内电极（22）和第四内电极（23），所述第三内电极（22）和第四内电极（23）分别通过导线和过孔与第一内电极（17）和第二内电极（18）相连。
3.根据权利要求2所述的一种陶瓷湿度传感器，其特征在于：所述第一外电极（7）、第二外电极（8）、第一内电极（17）、第二内电极（18）、第三内电极（22）、第四内电极（23）均为铂金电极。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷湿度传感器，其特征在于：所述第三氧化锆陶瓷层（3）与加热器（19）之间还设有第四氧化锆陶瓷层（4），所述第六氧化锆陶瓷层（6）与加热器（19）之间还设有第五氧化锆陶瓷层（5）。
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