CN219830922U - 一种基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统，其包括湿度检测单元和数据采集单元；所述湿度检测单元包括基底层、电极层和导电性湿敏薄膜层；所述电极层设于所述基底层的表面，所述导电性湿敏薄膜层镀膜覆盖于所述电极层上；所述数据采集单元与所述湿度检测单元电连接以采集电压值。本实用新型的基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统具有能有效测量湿度变化，能适应各种环境，响应快，使用寿命长的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及检测领域，特别是涉及露点及湿度检测领域。
背景技术
传统的湿度测量仪器有干湿球湿度计、机械型湿度计和电子型湿度传感器等。传统的传感器存在一些例如长期稳定性差、本身响应湿滞、漂移、寿命短等弊端，并且其在高温高压等领域使用受到限制，难以有效测量湿度。随之在各种环境下的研究的发展，对于露点及湿度检测的精度和环境适应能力的要求越来越高。因此，利用干湿球湿度计、机械型湿度计来测量湿度的方法，早已无法满足现代科技发展的需要。
实用新型内容
基于此，本实用新型的目的在于，提供一种基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统，其具有能有效测量湿度变化，能适应各种环境，响应快，使用寿命长的优点。
一种基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统，包括湿度检测单元和数据采集单元；所述湿度检测单元包括基底层、电极层和导电性湿敏薄膜层；所述电极层设于所述基底层的表面，所述导电性湿敏薄膜层镀膜覆盖于所述电极层上；所述数据采集单元与所述湿度检测单元电连接以采集电压值。
本实用新型所述的基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统，能够通过测量湿度检测单元上电压的变化获得湿度的变化；通过将导电性湿敏薄膜层镀膜覆盖于电极层上，使得测量精度更加灵敏，并且抗干扰能力更好。
进一步地，所述电极层包括一第一极片、一第二极片，若干第一叉指条和若干第二叉指条；所述第一极片的一端设置有第一引脚，所述第二极片的同一端设置有第二引脚，所述数据采集单元通过导线与所述第一引脚和第二引脚电连接；所述第一极片与第二极片平行设置，在第一极片和第二极片之间形成检测区，所述若干第一叉指条和若干第二叉指条设置在检测区上并且平行等间距交错间隔设置，且第一叉指条与第一极片连接，第二叉指条与第二极片连接。
平行等间距交错间隔设置的第一叉指条和第二叉指条形成叉指对，最大程度的增加了第一极片和第二极片之间相对形成电极的面积，大大提升了测量灵敏度。
进一步地，所述基底层厚度为1mm；所述电极层厚度为0.1μm-5μm。
进一步地，所述导电性湿敏薄膜层覆盖于电极层的第一极片、第二极片，第一叉指条和第二叉指条表面。
进一步地，所述电极层为Ti层、Cu层、Ni层、Au层中的一种。
进一步地，所述电极层为Ti层，厚度为0.1μm。
进一步地，所述电极层为Cu层，厚度为5μm。
进一步地，所述电极层为Au层，厚度为1μm。
进一步地，所述第一叉指条和第二叉指条长度为7.5mm-8mm，宽度100μm；相邻所述第一叉指条和第二叉指条之间间距为50μm。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
图1为本实用新型湿度检测单元的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的一种基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统包括湿度检测单元和数据采集单元；数据采集系统通过导线与湿度检测单元电连接，数据采集系统收集湿度检测单元检测到的环境湿度。
如图1所示，所述湿度检测单元包括基底层1、电极层2和导电性湿敏薄膜层3。基底层1为一绝缘层，厚度为1mm。所述电极层2设置于基底层1的表面，其包括一第一极片201、一第二极片202，若干第一叉指条201b和若干第二叉指条202b。所述第一极片201的一端设置有第一引脚201a；第二极片202的同一端设置有第二引脚202a。所述第一极片201与第二极片202平行设置，在第一极片和第二极片之间形成检测区。所述若干第一叉指条201b和若干第二叉指条202b设置在检测区上并且平行等间距交错间隔设置，且第一叉指条201b与第一极片201垂直接触，第二叉指条202b与第二极片202垂直接触。一第一叉指条201b与其相邻的一第二叉指条202b形成一对叉指。在一些实施例中，叉指对数为15对，即第一叉指条201b和第二叉指条202b分别有15条；第一叉指条201b与第二叉指条202b的长度均为7.5mm-8mm，宽度为100μm；相邻叉指条之间间距为50μm。所述电极层2形成叉指电极。
所述电极层2为Ti层、Cu层、Ni层、Au层中的一种，电极层2厚度为0.1μm-5μm。当电极层2为Ti层时，厚度为0.1μm；当电极层2为Cu层时，厚度为5μm；当电极层2为Ni层时，厚度为4μm；当电极层2为Au层时，厚度为1μm。
所述导电性湿敏薄膜层3覆盖于电极层2的第一极片201、第二极片202，第一叉指条201b和第二叉指条202b表面，只暴露出第一引脚201a和第二引脚202a。所述导电性湿敏薄膜层3厚度为0.1-0.3mm。
具体地，所述导电性湿敏薄膜层3通过如下步骤制备得到：
步骤一、将聚酰亚胺与二甲基乙酰胺按1:1的混合，制备聚酰亚胺-二甲基乙酰胺溶液。
步骤二、将2mg/ml的石墨烯分散液滴入聚酰亚胺-二甲基乙酰胺溶液中，通过超声震荡的方法均匀分散，制备分散液。
步骤三、将均匀的分散液滴在设于基底层1的电极层2上，覆盖第一极片201、第二极片202和叉指对，进行多次升温，进行烘干，获得湿度检测单元。
所述数据采集系统通过导线连接第一引脚201a和第二引脚202a，与湿度检测单元电连接。在一些实施例中，所述数据采集系统的数据采集程序基于LabVIEW编写。数据采集系统采集湿度检测单元电压随时间的变化并绘制曲线，将电压变化与相对湿度变化之间的变化关系传输至显示屏显示。
本实用新型的湿度检测单元，将导电性湿敏薄膜层3镀在叉指电极上，由于聚酰亚胺-二甲基乙酰胺-石墨烯薄膜的薄膜性质及导电性能随环境湿度的改变而改变，使得能够通过测量湿度检测单元的电压的变化，来反应环境湿度的变化。将湿度检测单元烘干后，用万用表测量湿度检测单元两端的电阻，记录其数据；在湿度检测单元表面喷水，增加湿度，再次测量电阻，观察到电阻有所变化。进一步地，将湿度检测单元放入恒温恒湿箱中，并开启数据采集系统。保持温度恒定，改变湿度，能够采集到电压的变化值，得到湿度检测单元与相对湿度之间的相对关系。使用本实用新型的一种基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统时，将湿度检测单元放入待测环境中，开启数据采集系统，采集电压变化值，获得电压变化曲线；根据电压变化曲线计算分析环境湿度的变化。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。
Claims (9)
1.一种基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统，其特征在于：包括湿度检测单元和数据采集单元；所述湿度检测单元包括基底层、电极层和导电性湿敏薄膜层；所述电极层设于所述基底层的表面，所述导电性湿敏薄膜层镀膜覆盖于所述电极层上；所述数据采集单元与所述湿度检测单元电连接以采集电压值。
2.根据权利要求1所述的基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统，其特征在于：所述电极层包括一第一极片、一第二极片，若干第一叉指条和若干第二叉指条；所述第一极片的一端设置有第一引脚，第二极片的同一端设置有第二引脚，所述数据采集单元通过导线与所述第一引脚和第二引脚电连接；所述第一极片与第二极片平行设置，在第一极片和第二极片之间形成检测区，所述若干第一叉指条和若干第二叉指条设置在检测区上并且平行等间距交错间隔设置，且第一叉指条与第一极片连接，第二叉指条与第二极片连接。
3.根据权利要求2所述的基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统，其特征在于：所述基底层厚度为1mm；所述电极层厚度为0.1μm-5μm。
4.根据权利要求3所述的基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统，其特征在于：所述导电性湿敏薄膜层覆盖于电极层的第一极片、第二极片，第一叉指条和第二叉指条表面。
5.根据权利要求4所述的基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统，其特征在于：所述电极层为Ti层、Cu层、Ni层、Au层中的一种。
6.根据权利要求5所述的基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统，其特征在于：所述电极层为Ti层，厚度为0.1μm。
7.根据权利要求5所述的基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统，其特征在于：所述电极层为Cu层，厚度为5μm。
8.根据权利要求5所述的基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统，其特征在于：所述电极层为Au层，厚度为1μm。
9.根据权利要求6-8中的任一所述的基于湿敏薄膜导电效应的露点湿度传感系统，其特征在于：所述第一叉指条和第二叉指条长度为7.5mm-8mm，宽度100μm；相邻所述第一叉指条和第二叉指条之间间距为50μm。
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