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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Feuchtigkeitsgehaltssensor
mit einem Einstellteil zum Einstellen einer maximalen Feuchtigkeitsmenge in
einem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil.
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Ein
Feuchtigkeitsgehaltssensor zum Erfassen eines Feuchtigkeitsgehalts
in der Atmosphäre
ist zum Beispiel in der JP-A-H02-140654 offenbart. Dieser Sensor
beinhaltet einen feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film, der aus
einem hochpolymeren Material besteht, das feuchtigkeitsabsorbierende
Charakteristiken aufweist. Der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche
Film weist mehrere feine Poren auf, deren Abmessungen ungefähr wenige
Nanometer sind. Die Feuchtigkeit wird in den feinen Poren absorbiert
und wird von den feinen Poren desorbiert. In Übereinstimmung mit einer Absorption
und Desorption der Feuchtigkeit wird eine Dielektrizitätskonstante
des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films geändert. Im Allgemeinen ist die
Dielektrizitätskonstante
der Feuchtigkeit größer als
die des hochpolymeren Materials. Demgemäß wird, wenn der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche
Film die Feuchtigkeit absorbiert, die Dielektrizitätskonstante
des Films größer. Durch Erfassen
einer Kapazität
des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films wird der Feuchtigkeitsgehalt
in der Atmosphäre
erfasst.
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Die 6A bis 6D zeigen Sensorcharakteristiken des
Feuchtigkeitsgehaltssensors bezüglich einer
maximalen Feuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film. Hierbei ist die maximale Feuchtigkeitsmenge derart definiert,
dass der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film F imstande ist, die
Feuchtigkeit zu absorbieren, die gleich oder kleiner als die maximale
Feuchtigkeitsmenge ist.
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Die 6A bis 6C zeigen Querschnittsansichten zum Erläutern einer Änderung
einer maximalen Feuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film in Übereinstimmung
mit einer Feuchtigkeitsgehaltsänderung. 6D zeigt Sensorcharakteristiken
des Feuchtigkeitsgehaltssensors in jedem Feuchtigkeitsgehaltszustand.
Hiebei betreffen die Sensorcharakteristiken eine Beziehung zwischen
einer Sensorausgabe und einem relativen Feuchtigkeitsgehalt in der
Atmosphäre.
In diesem Sensor werden, wenn der Sensor hergestellt wird, die Sensorcharakteristiken
auf einen Graph DB in 6B festgelegt. 6A zeigt den Sensor, wenn der
Feuchtigkeitsgehalt verhältnismäßig niedrig
ist, und 6C zeigt den
Sensor, wenn der Feuchtigkeitsgehalt verhältnismäßig hoch ist. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt
höher wird,
schwillt der Film F an und ändert
sich deshalb der Sensor von einem Zustand in 6B zu einem Zustand in 6C. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt niedriger
wird, schrumpft der Film F und ändert
sich deshalb der Sensor von einem Zustand in 6B zu einem Zustand in 6A.
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Wenn
der Sensor gerade hergestellt wird, ist der Durchmesser der feinen
Pore P in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film als DB definiert
und ist die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem Film als VB definiert.
Wenn der Sensor in einem Zustand eines verhältnismäßig hohen Feuchtigkeitsgehalts
gehalten wird, schwillt der Film F in Übereinstimmung mit einer Absorption
der Feuchtigkeit an. In diesem Fall ändert sich der Durchmesser
der feinen Pore P von DB zu DC. Daher wird der Mittelwert einer
Durchmesserverteilung der feinen Poren P größer. In diesem Fall erhöht sich
die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem Film F von VB zu VC. Daher
wird die Feuchtigkeit in der Atmosphäre leicht in dem Film F absorbiert.
Als Ergebnis wird auch dann, wenn die Feuchtigkeit die gleiche ist,
die Kapazitätsänderung des
Films F größer. Daher
wird, wie es in 6D gezeigt
ist, die Sensorausgabe größer, so
dass sich die Sensorcharakteristiken von DB zu DC ändern. Genauer
gesagt wird die Empfindlichkeit des Sensors bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts
größer.
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In
diesem Fall treten die folgenden Probleme auf. Zum Beispiel ist,
wenn der Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre in 6D RH2 ist, die Sensorausgabe in einem
Fall, in dem der Sensor die Sensorcharakteristiken DB aufweist,
welche die Anfangssensorcharakteristiken sind, V2. Jedoch erhöht sich
die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem Film F, so dass sich die
Sensorcharakteristiken des Sensors zu den Charakteristiken DC ändern. Daher ändert sich
die Ausgabe des Sensors von V2 zu V3. In diesem Fall berechnet der
Feuchtigkeitsgehaltssensor, da die Sensorcharakteristiken auf DB
festgelegt sind, den Feuchtigkeitsgehalt als RH3, welches der Ausgabe V3
entspricht. Obgleich der tatsächliche
Feuchtigkeitsgehalt RH2 ist, ist der erfasste Feuchtigkeitsgehalt
RH3, welcher höher
als der tatsächliche
Feuchtigkeitsgehalt ist.
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Wenn
der Sensor in einem Zustand einer verhältnismäßig niedrigen Feuchtigkeitsgehalt
gehalten wird, wie es in 6A gezeigt
ist, wird die Feuchtigkeit von dem Film F desorbiert. In diesem
Fall ändert
sich der Durchmesser der feinen Pore P von DB zu DA. Daher wird
der Mittelwert einer Durchmesserverteilung der feinen Poren P kleiner.
In diesem Fall verringert sich die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem
Film F von VB zu VA. Daher wird die Feuchtigkeit in der Atmosphäre nicht
einfach in dem Film F absorbiert. Als Ergebnis wird auch dann, wenn
der Feuchtigkeitsgehalt der gleiche ist, die Kapazitätsänderung
des Films F kleiner. Daher wird, wie es in 6D gezeigt ist, die Sensorausgabe kleiner,
so dass sich die Sensorcharakteristiken von DB zu DA ändern. Genauer
gesagt wird die Empfindlichkeit des Sensors bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts
kleiner.
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In
diesem Fall treten die folgenden Probleme auf. Zum Beispiel ist,
wenn der Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre in 6D RH2 ist, die Sensorausgabe in einem
Fall, in dem der Sensor die Sensorcharakteristiken DB aufweist,
welche die Anfangssensorcharakteristiken sind, VB. Jedoch erhöht sich
die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem Film F, so dass sich die
Sensorcharakteristiken des Sensors zu den Charakteristiken DA ändern. Deshalb ändert sich
die Ausgabe des Sensors von V2 zu V1. In diesem Fall berechnet der
Feuchtigkeitsgehaltssensor den Feuchtigkeitsgehalt als RH1, welcher
der Ausgabe V1 entspricht, da die Sensorcharakteristiken auf DB festgelegt
sind. Obgleich der tatsächliche
Feuchtigkeitsgehalt RH2 ist, ist der erfasste Feuchtigkeitsgehalt
RH1, welcher niedriger als der tatsächliche Feuchtigkeitsgehalt
ist.
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Daher ändern sich
die Sensorcharakteristiken in Übereinstimmung
mit der Umgebung des Sensors, der vor einem Erfassen eines Feuchtigkeitsgehalts
angeordnet ist. Demgemäß kann ein
Erfassungsfehler beobachtet werden.
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Im
Hinblick auf das zuvor beschriebene Problem ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen Feuchtigkeitsgehaltssensor zu
schaffen.
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Diese
Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen
gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Feuchtigkeitsgehaltssensor
auf: ein Substrat; ein Paar von Elektroden, die auf eine derartige
Weise auf dem Substrat angeordnet sind, dass die Elektroden mit
einem vorbestimmten Abstand dazwischen voneinander beabstandet sind;
ein feuchtigkeitsgehaltsempfindliches Teil, das zwischen den Elektroden
angeordnet ist, wobei das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil
eine Kapazität
aufweist, welche in Übereinstimmung
mit einem Feuchtigkeitsgehalt veränderbar ist; ein Ausgabeelement,
das mit den Elektroden verbunden ist, um eine Kapazität des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Teils zu erfassen, und ein Signal ausgibt, das der Kapazität entspricht; und
ein Einstellteil zum Einstellen einer maximalen Feuchtigkeitsmenge
in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil auf eine Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge.
Das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil ist imstande, eine Feuchtigkeit
bis zu der Maximalfeuchtigkeitsmenge zu absorbieren. Das Einstellteil
weist mindestens ein Element zum Verringern der Maximalfeuchtigkeitsmenge
und ein Element zum Erhöhen
der Maximalfeuchtigkeitsmenge auf.
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In
dem vorhergehenden Sensor kehren die Sensorcharakteristiken vor
einem Erfassen der Feuchtigkeitsgehalt wiedergebbar zu den Standardcharakteristiken
zurück,
so dass die Erfassungsgenauigkeit des Sensors verbessert ist.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
Draufsicht eines Feuchtigkeitsgehaltssensors;
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2 eine
entlang einer Linie II-II in 1 genommene
Querschnittsansicht des Sensors;
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3 einen
Graph von Sensorcharakteristiken des Sensors in 1;
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4 eine
Querschnittsansicht eines anderen Feuchtigkeitsgehaltssensors;
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5 einen
Graph von Sensorcharakteristiken des Sensors in 4;
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6A eine
Querschnittsansicht eines Feuchtigkeitsgehaltssensors in einem Zustand
eines niedrigen Feuchtigkeitsgehalts,
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6B eine
Querschnittsansicht des Sensor zu einer Herstellungszeit;
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6C eine
Querschnittsansicht des Sensors in einem Zustand eines hohen Feuchtigkeitsgehalts;
und
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6D einen
Graph von Sensorcharakteristiken des Sensors in den 6A bis 6C im Stand
der Technik.
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Nachstehend
erfolgt die Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
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Ein
Feuchtigkeitsgehaltssensor 10 ist in den 1 bis 3 gezeigt.
Der Sensor 10 beinhaltet einen ersten Isolationsfilm 12,
eine Erwärmungsvorrichtung 13,
einen zweiten Isolationsfilm 14, eine Erfassungselektrode 15,
einen Schutzfilm 16 und einen feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17, welche in dieser Reihenfolge auf ein Substrat 11 gestapelt
sind.
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Die
Erwärmungsvorrichtung 13 ist über eine Erwärmungsvorrichtungs-Elektrodenanschlussfläche 13a elektrisch
mit einer Erwärmungsvorrichtungs-Steuervorrichtung 19 verbunden.
Die Erwärmungsvorrichtungs-Steuervorrichtung 19 ist
elektrisch mit einem Starterrschalter 31 zum Beispiel eines
Kraftfahrzeugs verbunden. Die Erfassungelektrode 15 ist über eine
Elektrodenanschlussfläche 15b elektrisch
mit einem Ausgabeelement 18 verbunden. Das Ausgabeelement 18 gibt
ein Spannungssignal aus, das einer erfassten Kapazität des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Films 17 entspricht.
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Das
Substrat 11 besteht aus einem Halbleitermaterial, wie zum
Beispiel Silizium. Der erste Isolationsfilm 12 ist auf
einer Seite des Substrats 11 ausgebildet. Der erste Isolationsfilm 12 besteht
aus Siliziumoxid. Die Erwärmungsvorrichtung 13 ist
auf dem ersten Isolationsfilm 12 ausgebildet. Die Erwärmungsvorrichtung 13 besteht
zum Beispiel aus einem Polysilizium-Dünnfilm. Der erste Isolationsfilm 12 weist
eine Mäanderform
auf, die eine vorbestimmte Breite aufweist, auf. Die Breite des
ersten Isolationsfilms 12 ist weitgehend die gleiche wie
die eines Kammzahnabschnitts 15a der Erfassungselektrode 15.
Der erste Isolationsfilm 12 ist unter dem Kammzahnabschnitt 15a der
Erfassungelektrode 15 angeordnet.
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Der
zweite Isolationsfilm 14 ist durch zum Beispiel ein Plasma-CVD-Verfahren
ausgebildet, um die Erwärmungsvorrichtung 13 und
den ersten Isolationsfilm 12 zu bedecken. Der zweite Isolationsfilm 14 besteht
aus Siliziumoxid. Hierbei ist die Dicke des zweiten Isolationsfilms 14 über der
Erwärmungsvorrichtung 13 und
dem zweiten Isolationsfilm 14 homogen. Demgemäß ist eine
Konkavität 14a zwischen benachbarten
Reihen der Erwärmungsvorrichtung 13 ausgebildet.
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Die
Erfassungselektrode 15 beinhaltet ein Paar von Kammzahnabschnitten 15a,
welche einander gegenüberliegen
und auf dem zweiten Isolationsfilm 14 angeordnet sind.
Die Erfassungselektrode 15 ist derart ausgebildet, dass
ein Aluminiumfilm unter Verwendung zum Beispiel eines Zerstäubungsverfahrens
auf dem zweiten Isolationsfilm 14 abgeschieden ist. Dann
wird der Aluminiumfilm derart gemustert, dass er ein Kammzahnmuster
auf der Erwärmungsvorrichtung 13 aufweist,
so dass die Erfassungselektrode 15 fertiggestellt ist.
Die Kammzahnabschnitte 15a sind verschachtelt. Genauer
gesagt ist einer der Kammzahnabschnitte 15a zwischen dem
anderen der Kammzahnabschnitte 15a angeordnet. Die Erfassungselektrode 15 kann
aus einem Metallmaterial eines niedrigen Widerstands, wie zum Beispiel
Kupfer, Gold und Platin, bestehen.
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Der
Schutzfilm 16 ist auf dem zweiten Isolationsfilm 14 ausgebildet,
um die Erfassungselektrode 15 zu bedecken, so dass der
Schutzfilm 16 die Erfassungselektrode 15 vor einer
Feuchtigkeitserosion schützt.
Der Schutzfilm 16 besteht aus einem Siliziumnitridfilm,
welcher durch zum Beispiel ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet ist. Die Dicke
des Schutzfilms 16 ist homogen, um den zweiten Isolationsfilm 14 zu
bedecken. Daher ist eine Konkavität 16a zwischen den
Kammzahnabschnitten 15a ausgebildet.
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Der
feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 ist auf dem Schutzfilm 16 ausgebildet.
Die Kapazität des
feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films 17 ist in Übereinstimmung
mit dem Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre veränderbar. Der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche
Film 17 bedeckt die Erfassungselektrode 15 und
einen Zwischenraum zwischen den Kammzahnabschnitten 15a der
Erfassungselektrode 15. Der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche
Film 17 ist derart ausgebildet, dass ein Polyimidharzfilm
unter Verwendung eines Spin-Coating-Verfahrens, eines Druckverfahrens oder
dergleichen auf den Schutzfilm 16 aufgetragen ist. Dann
wird der Polyimidharzfilm auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, so
dass der Polyimidharzfilm gehärtet
wird. Daher weist der Polyimdiharzfilm eine Dicke von ungefähr einigen
Mikrometern auf. Der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 weist
mehrere feine Poren auf, die eine Abmessung von einigen Nanometern
aufweisen. Die feine Pore ist imstande die Feuchtigkeit in der Atmosphäre zu absorbieren
und die Feuchtigkeit in der Pore zu der Atmosphäre zu desorbieren, so dass
die Dielektrizitätskonstante
des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films 17 geändert wird.
Die Dielektrizitätskonstante
der Feuchtigkeit ist größer als
die des Polyimidharzfilms. Demgemäß wird die Dielektrizitätskonstante
des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films 17 in Übereinstimmung
mit der Feuchtigkeit, die in den feinen Poren absorbiert wird, größer, wenn der
feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 die Feuchtigkeit
in Übereinstimmung
mit der Feuchtigkeit in der Atmosphäre absorbiert. Daher wird die
Kapazität
eines Kodensators geändert,
der durch die Erfassungeelektrode 15 und den feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 zwischen den Kammzahnabschnitten 15a vorgesehen
ist. Die Kapazität
wird durch das Ausgabeelement 18 gemessen und ein Spannungsignal,
das der Kapazität
entspricht, wird aus dem Ausgabeelement 18 ausgegeben.
Auf der Grundlage des Spannungssignals und der Sensorcharakteristiken des
Sensors 10 wird der Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre erfasst.
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Da
die Erfassungselektrode 15 den Kammzahnabschnitt aufweist,
wird eine gesamte Bedeckungsfläche
der Kammzahnabschnitte 15a groß, obgleich eine ebene Fläche der
Erfassungselektrode 15 klein ist. Daher wird die Kapazitätsänderung
des Kondensators in Übereinstimmung
mit der Feuchtigkeitsgehaltsänderung
in der Atmosphäre
groß,
so dass die Empfindlichkeit des Sensors 10 verbessert ist.
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Weiterhin
ist die Konkavität 16a auf
dem Schutzfilm 16 ausgebildet, so dass sich die Höhe des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Films 17 erhöht, der
zwischen den Kammzahnabschnitten 15a angeordnet ist. Demgemäß wird die
Empfindlichkeit des Sensors 10 verglichen mit einem Fall
verbessert, in dem die Erwärmungsvorrichtung 13 nicht
unter den Kammzahnabschnitten angeordnet ist, und weist der Sensor 10 keine
Konkavität 16a zwischen
den Kammzahnabschnitten 15a auf.
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3 zeigt
eine Änderung
der Sensorcharakteristiken des Sensors 10 bezüglich der
maximalen Feuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17. Hierbei ist die Maximalfeuchtigkeitsmenge derart
definiert, dass der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 imstande
ist, die Feuchtigkeit zu absorbieren, die gleich oder kleiner als
die Maximalfeuchtigkeitsmenge ist. In 3 stellt
zum Beispiel eine Kurve M die Sensorcharakteristiken dar, wenn der
Sensor 10 gerade hergestellt wird, das heißt die Kurve
M zeigt die Anfangssensorcharakteristiken zu einer Herstellungszeit.
Hierbei sind die Sensorcharakteristiken eine Beziehung zwischen
der Feuchtigkeitsgehaltsänderung, das
heißt
der relativen Feuchtigkeitsgehaltsänderung, und der Ausgabe des
Sensors 10.
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Wenn
der Sensor 10 in einer bestimmten Umgebung, die einen bestimmten
Feuchtigkeitsgehalt aufweist, welcher sich von dem Anfangsumgebungsfeuchtigkeitsgehalt
unterscheidet, versetzt wird, ändern
sich diese Sensorcharakteristiken von den Anfangscharakteristiken
M zu anderen Charakteristiken. Daher wird die Maximalfeuchtigkeitsmenge
von der Anfangsmaximalmenge zu einer bestimmten Maximalmenge geändert, das
heißt
der Mittelwert des Durchmessers der feinen Poren in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 wird von dem Anfangsdurchmesser zu einem bestimmten Durchmesser
geändert.
Demgemäß gibt in
einem herkömmlichen
Sensor der Sensor das Signal, das dem Feuchtigkeitsgehalt entspricht,
auf der Grundlage der geänderten
Charakteristiken aus, und wird der Feuchtigkeitsgehalt unter Verwendung
des Signals und der Anfangscharakteristiken M erfasst, so dass der
Erfassungsfehler des Feuchtigkeitsgehalts beobachtet werden kann.
Im Hinblick auf diese Schwierigkeit werden, bevor der Sensor den
Feuchtigkeitsgehalt erfasst, die geänderten Charakteristiken des Sensors 10 zu
den Anfangscharakteristiken M zurückgeführt. Um dieses Zurückführen zu
realisieren, ist es erforderlich, die Anfangscharakteristiken M
auf einfach wiederholbare Sensorcharakteristiken festzulegen.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Anfangscharakteristiken
des Sensors 10 genau festgelegt werden, nachdem der Senor
hergestellt worden ist, die Anfangsmaximalfeuchtigkeitsmenge in
dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 auf eine
untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge oder auf einen Wert
in der Nähe
der unteren Grenze festgelegt. Als Nächstes wird die Ausgabe des
Sensors 10 zusammen mit einer Änderung des Feuchtigkeitsgehalts
erfasst. Daher werden die Standardsensorcharakteristiken L in 3 auf
der Grundlage der Beziehung zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt und
der Ausgabe erzielt und in dem Ausgabeelement 18 gespeichert.
Hierbei wird, wenn der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 in
dem Zustand eines niedrigen Feuchtigkeitsgehalts gehalten wird,
der Mittelwert der feinen Poren in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film kleiner, so dass die Feuchtigkeitsmenge in den feinen Poren
verringert wird. Daher wird die Ausgabe des Sensors 10 ebenso
verringert und wird die Empfindlichkeit bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts
verringert. Daher werden die Sensorcharakteristiken von den Anfangscharakteristiken
M zu den Standardcharakteristiken L geändert.
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Zum
Beispiel wird der Sensor 10 in einem vorbestimmten Zustand
für eine
vorbestimmte Zeit unter Verwendung einer Konstanttemperatur oder dergleichen
gehalten. Hierbei ist der Zustand zum Beispiel derart, dass die
Temperatur 85°C
ist, der Feuchtigkeitsgehalt gleich oder kleiner als 10 %RH ist
und die vorbestimmte Zeit zum Beispiel 200 Stunden ist. In diesem
Fall wird die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 die
untere Grenze oder ungefähr
die untere Grenze. Dieser Zustand ist als der Standardzustand definiert.
Dann werden die Standardsensorcharakteristiken L auf der Grundlage
einer Beziehung zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt und der Ausgabe
des Sensors 10 gemessen und festgelegt. Wenn die Maximalfeuchtigkeitsmenge
in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 die untere
Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge ist, wird der Mittelwert des
Durchmessers der feinen Poren 17 in dem Film minimiert,
so dass die Standardcharakteristiken L die untere Grenze einer Empfindlichkeit
bezüglich
des Feuchtigkeitsgehalts zeigen.
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Daher
werden die Standardcharakteristiken L auf die untere Grenze einer
Maximalfeuchtigkeitsmenge festgelegt. In diesem Fall wird, wenn
der Sensor den Feuchtigkeitsgehalt erfasst, die Feuchtigkeit vor
dem Erfassen des Feuchtigkeitsgehalts so weit wie möglich beseitigt.
Die Sensorcharakteristiken werden die Standardcharakteristiken L.
Danach wird der Feuchtigkeitsgehalt durch den Sensor 10 mit
den Standardsensorcharakteristiken L erfasst. In diesem Fall wird
der Feuchtigkeitsgehalt genau und mit einer hohen Wiedergabefähigkeit
erfasst.
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Hierbei
kann der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 durch
die Erwärmungsvorrichtung 13 erwärmt werden,
unmittelbar nachdem der Sensor 10 hergestellt worden ist,
so dass die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film die untere Grenze wird, das heißt die Sensorcharakteristiken
werden die Standardcharakteristiken L. In diesem Fall ist es nicht
erforderlich, dass der Sensor in dem vorbestimmten Zustand unter
Verwendung der Konstanttemperatur gehalten wird. Genauer gesagt
werden die Standardcharakteristiken L ohne Verwendung der Konstanttemperaturkammer oder
dergleichen festgelegt.
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Bevor
der Sensor 10 den Feuchtigkeitsgehalt erfasst, werden die
Sensorcharakteristiken zu den Standardcharakteristiken L zurückgeführt. Zum Beispiel
wird in einem Fall, in dem der Sensor 10 in ein Kraftfahrzeug
eingebaut ist, der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 auf
ungefähr
100°C für 30 Minuten
durch Erregen der Erwärmungsvorrichtung 13 über die
Erwärmungsvorrichtungs-Steuervorrichtung 19 erwärmt, wenn
ein Fahrer den Startschalter 31, wie zum Beispiel einen
Zündschalter
einschaltet. Daher wird die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film zu der unteren Grenze oder ungefähr der unteren Grenze zurückgeführt, das
heißt
die Sensorcharakteristiken werden zu den Standardcharatekteristiken
L zurückgeführt.
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Daher
werden unmittelbar, nachdem der Startschalter 31 eingeschaltet
worden ist, die Sensorcharakteristiken innerhalb einer kurzen Zeit
zu den Standardcharakteristiken L geändert. Daher erfasst der Sensor 10 auf
der Grundlage der Standardcharakteristiken L, welche anfänglich festgelegt
sind, den Feuchtigkeitsgehalt.
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Demgemäß werden
auch dann, wenn der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 einleitend die
Feuchtigkeit absorbiert, die Sensorcharakteristiken zu den Standardcharakteristiken
L zurückgeführt. Daher
sind die Sensorcharakteristiken stark wiedergebbar, so dass der
Sensor 10 den Feuchtigkeitsgehalt mit einer hohen Genauigkeit
erfasst. Genauer gesagt wird der Einfluss einer Abweichung der Sensorcharakteristiken
von den Anfangscharakteristiken M beseitigt.
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In
einem Fall, in dem der Fahrer das Fahrzeug in häufigen Intervallen fährt, kann
der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 durch Erregen
der Erwärmungsvorrichtung
erwärmt
werden, so dass die Sensorcharakteristiken auf die Standardcharakteristiken
L festgelegt werden, wenn der Startschalter 31 des Fahrzeugs
ausgeschaltet wird. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, den
Sensor 10 zum unmittelbaren Erfassen des Feuchtigkeitsgehalts
vorzubereiten. Demgemäß kann der
Erwärmungszustand
gelockert werden. Zum Beispiel ist der Erwärmungszustand derart, dass
die Erwärmungstemperatur
65°C ist
und die Erwärmungszeit
ungefähr
5 Minuten ist.
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Alternativ
kann der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 zu einem
anderen bestimmten Zeitpunkt als einem Einschaltvorgang und einem
Ausschaltvorgang des Fahrzeugs erwärmt werden. Zum Beispiel wird
die Erwärmungsvorrichtung
auch dann, wenn der Startschalter 31 eingeschaltet wird,
nicht erregt, wenn ein Intervall zwischen dem letzten Ausschaltvorgang
und dem nachfolgenden Einschaltvorgang innerhalb von 6 Stunden ist.
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Alternativ
kann der Fahrer oder ein Insasse des Fahrzeugs einen Schalter für die Erwärmungsvorrichtung 13 betätigen. In
diesem Fall schaltet zum Beispiel der Fahrer die Erwärmungsvorrichtung 13 ein,
bevor das Fahrzeug läuft,
so dass der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 erwärmt wird.
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Alternativ
kann die Erwärmungsvorrichtung 13 immer
erregt werden, so dass der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 erwärmt wird.
Lediglich dann, wenn der Feuchtigkeitsgehalt von dem Sensor erfasst
wird, stoppt die Erwärmungsvorrichtung 13, den
feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 zu erwärmen. Dann
wird der Feuchtigkeitsgehalt erfasst.
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Alternativ
kann der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 erwärmt werden,
während
das Fahrzeug fährt.
In diesem Fall wird die Ausgabe des Feuchtigkeitsgehaltssensors 10 nicht
für ein
anderes System, wie zum Beispiel ein Klimaanlagensystem, verwendet.
Zum Beispiel kann der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 erwärmt werden,
während das
Fahrzeug fährt,
wenn die Temperatur eines Fahrgastraums von einem Innenluftsensor
um 40°C
erfasst wird, wenn ein Sonnenstrahlensensor eine Höhe einer
Sonnenstrahlung erfasst, die gleich oder größer als eine vorbestimmte Höhe ist,
oder wenn eine ECU bestimmt, dass es keine Notwendigkeit gibt, die
Ausgabe des Feuchtigkeitsgehaltssensors 10 in einem anderen
System in einem Fall zu verwenden, in dem eine Information über ein
Wetter und/oder eine Jahreszeit durch ein GPS-Informationssystem
oder andere Kommunikationssysteme erzielt wird. In diesem Fall erwärmt die
Erwärmungsvorrichtung 13 nicht
den feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17, bis der
Sensor den Feuchtigkeitsgehalt erfasst. Genauer gesagt wird, unmittelbar
bevor der Sensor den Feuchtigkeitsgehalt erfasst, der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche
Film 17 erwärmt. Daher
wird die Empfindlichkeit des Sensors 10 verbessert.
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Alternativ
kann die Erwärmungsvorrichtung 13 auf
der Grundlage der Temperatur in dem Fahrgastraum des Fahrzeugs oder
der Temperatur, die von einem Fahrgastraum-Lufttemperatursensor
erfasst wird, betrieben werden.
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Zum
Beispiel ist im Winter die Temperatur des Fahrgastraums zum Beispiel
gleich oder niedriger als 10°C.
Bei einer derart niedrigen Temperatur und einem niedrigen Feuchtigkeitsgehaltszustand werden
die Sensorcharakteristiken im Wesentlichen nicht geändert. Daher
gibt es keine Notwendigkeit, die Erwärmungsvorrichtung 13 zu
betreiben. Weiterhin ist zum Beispiel im Sommer die Temperatur des Fahrgastraums
gleich oder größer als
40°C. In
diesem Fall arbeitet ein Klimaanlagensystem immer, so dass es keine
Notwendigkeit gibt, die Ausgabe des Feuchtigkeitsgehaltssensors 10 zum
Steuern des Klimaanlagensystems zu verwenden. Daher wird die Erwärmungsvorrichtung 13 derart
betätigt,
dass die Sensorcharakteristiken zurückgeführt werden.
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Daher
wird die Erwärmungsvorrichtung 13 auf
der Grundlage der Temperatur des Fahrgastraums betrieben und/oder
stoppt, den feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 zu
erwärmen.
Daher wird, da die Erwärmungsvorrichtung 13 lediglich
in einem Fall einer Notwendigkeit betrieben wird, eine Energieaufnahme
der Erwärmungsvorrichtung 13 verringert.
Hierbei sind die vorhergehenden Temperaturzustände nicht auf 10°C und 40°C beschränkt.
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Das
Substrat 11 kann aus einem Isolationssubstrat, wie zum
Beispiel einem Glassubstrat und einem Harzsubstrat, bestehen. Wenn
die Erfassungselektrode 15 durch die Umgebung nicht erodiert
oder verschlechtert wird, muss der Sensor 10 den Schutzfilm 16 nicht
aufweisen. Weiterhin muss die Erfassungselektrode 15 das
Kammzahnmuster nicht aufweisen. Alternativ kann die Erfassungselektrode
einen derartigen Aufbau aufweisen, dass ein Paar von Plattenelektroden
einander gegenüberliegt. Die
Erwärmungsvorrichtung 13 muss
nicht auf dem ersten Isolationsfilm ausgebildet sein. Alternativ
kann ein Isolationsfilm auf einer Rückseite des Substrats 11 ausgebildet
sein und ist die Erwärmungsvorrichtung 13 auf
der Rückseite
des Substrats über
dem Isolationsfilm ausgebildet. Weiterhin kann die Erwärmungsvorrichtung 13 auf
dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 ausgebildet
sein. Der Sensor 10 kann einen anderen Aufbau aufweisen,
solange der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 zwischen
den Kammzahnabschnitten 15a ausgebildet ist.
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In
dem vorhergehenden Sensor 10 wird die Feuchtigkeit, die
in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 absorbiert
wird, unter Verwendung der Erwärmungsvorrichtung 13 zerstäubt, so
dass die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 auf die untere Grenze oder ungefähr die untere
Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge festgelegt ist, welche anfänglich als die
Standardcharakteristiken festgelegt ist.
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Demgemäß weist
der Sensor, bevor der Feuchtigkeitsgehalt erfasst wird, die Standardcharakteristiken
L mit einer hohen Wiedergebbarkeit auf. Daher wird der Einfluss
einer Abweichung der Sensorcharakteristiken von den Anfangscharakteristiken M
beseitigt. Weiterhin wird die Erfassungsgenauigkeit des Feuchtigkeitsgehalts
verbessert.
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Die
Sensorcharakteristiken werden auf die Standardcharakteristiken L
zurückgesetzt,
wenn der Startschalter 31 des Fahrzeugs eingeschaltet wird. Daher
werden, bevor der Feuchtigkeitsgehalt in dem Fahrgastraum erfasst
wird, die Sensorcharakteristiken mit einer hohen Wiedergebbarkeit
auf die Standardcharakteristiken L zurückgesetzt. Daher wird der Einfluss
einer Abweichung der Sensorcharakteristiken von den Anfangscharakteristiken
M beseitigt. Weiterhin wird die Erfassungsgenauigkeit des Feuchtigkeitsgehalts
verbessert. Demgemäß werden
die Feuchtigkeitsgehaltsdaten zum Steuern von verschiedenen Systemen
des Fahrzeugs und zum Steuern von verschiedenen Zuständen, wie
zum Beispiel eines Feuchtigkeitsgehalts in dem Fahrzeug, genauer
erfasst, so dass der Fahrer und der Insasse des Fahrzeugs das Fahrzeug
komfortabel fahren können.
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Da
der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 14 aus einem
Polyimidharz besteht, kann die Erwärmungsvorrichtung 13 den
feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 bis zu einer
verhältnismäßig hohen Temperatur
erwärmen.
Dies ist so, da das Polyimidharzmaterial einen hohen Temperaturwiderstand aufweist.
Daher kann die Feuchtigkeit in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeit zerstäubt werden.
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Da
der Kammzahnabschnitt 15a verschachtelt ist, wird die gesamte
Bedeckungsfläche
der Kammzahnabschnitte 15a maximiert. Weiterhin ist die
Konkavität 16a zwischen
den Kammzahnabschnitten 15a ausgebildet, so dass das Volumen
des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films 17, der zwischen
den Kammzahnabschnitten 15a angeordnet ist, größer wird.
Daher wird die Kapazitätsänderung in Übereinstimmung
mit einer Feuchtigkeitsgehaltsänderung
maximiert, so dass die Empfindlichkeit des Sensors 10 verbessert
wird.
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Nachstehend
erfolgt die Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
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4 zeigt
einen Feuchtigkeitsgehaltssensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt
eine Änderung der
Sensorcharakteristiken des Sensors 10 bezüglich der
Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17.
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Der
Sensor 10 beinhaltet ein Feuchtigkeitszufuhrelement 21 zum
Zuführen
der Feuchtigkeit zu dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17.
Das Feuchtigkeitszufuhrelement 21 führt dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 unter Verwendung eines Emissionsgases, welches
zu einem Motorraum zurückgeführt wird,
eine hohe Temperatur und eine Atmosphäre eines hohen Feuchtigkeitsgehalts
zu.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Anfangscharakteristiken
des Sensors 10 festgelegt werden, unmittelbar nachdem der
Sensor hergestellt worden ist, die Anfangsmaximalfeuchtigkeitsmenge
in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 auf eine
obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge oder auf einen Wert in
der Nähe
der oberen Grenze festgelegt. Als Nächstes wird die Ausgabe des
Sensors 10 zusammen mit einer Änderung des Feuchtigkeitsgehalts
erfasst. Daher werden die Standardsensorcharakteristiken H in 5 auf
der Grundlage der Beziehung zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt und
der Ausgabe erzielt und in dem Ausgabeelement 18 gespeichert.
Hierbei wird, wenn der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 in
dem Zustand eines hohen Feuchtigkeitsgehalts gehalten wird, der
Mittelwert der feinen Poren in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 größer, so
dass die Feuchtigkeitsmenge in den feinen Poren erhöht wird.
Daher wird ebenso die Ausgabe des Sensors 10 erhöht und wird
die Empfindlichkeit bezüglich
des Feuchtigkeitsgehalts erhöht.
Daher werden die Sensorcharakteristiken von den Anfangscharakteristiken
M zu den Standardcharakteristiken H geändert.
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Zum
Beispiel wird der Sensor 10 in einem vorbestimmten Zustand
für eine
vorbestimmte Zeit unter Verwendung einer Konstanttemperatur oder dergleichen
gehalten. Hierbei ist der Zustand zum Beispiel derart, dass die
Temperatur 85°C
ist, der Feuchtigkeitsgehalt gleich 90%RH ist und die vorbestimmte
Zeit zum Beispiel 200 Stunden ist. In diesem Fall wird die Maximalfeuchtigkeitsmenge
in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 die obere Grenze
oder ungefähr
die obere Grenze. Dieser Zustand ist als der Standardzustand definiert.
Dann werden die Standardsensorcharakteristiken auf der Grundlage
des Feuchtigkeitsgehalts und der Ausgabe des Sensors 10 gemessen
und festgelegt. Wenn die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge
ist, wird der Mittelwert eines Durchmessers der feinen Poren in
dem Film 17 maximiert, so dass die Standardcharakteristiken
H die obere Grenze einer Empfindlichkeit bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts
zeigen.
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Daher
werden die Standardcharakteristiken H auf die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge
festgelegt. In diesem Fall wird, wenn der Sensor den Feuchtigkeitsgehalt
erfasst, die Feuchtigkeit so weit wie möglich beseitigt, bevor der
Feuchtigkeitsgehalt erfasst wird. Die Sensorcharakteristiken werden
die Standardcharakteristiken H. Danach wird der Feuchtigkeitsgehalt
mit den Standardsensorcharakteristiken H von dem Sensor 10 erfasst.
In diesem Fall wird der Feuchtigkeitsgehalt genau und mit einer hohen
Wiedergebbarkeit erfasst.
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Hierbei
kann die Feuchtigkeit unter Verwendung des Feuchtigkeitszufuhrelements 21 unmittelbar,
nachdem der Sensor 10 hergestellt worden ist, zu dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 hinzugefügt
werden, so dass die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 die obere Grenze wird, das heißt, die Sensorcharakteristiken
werden die Standardcharakteristiken H.
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Bevor
der Sensor 10 den Feuchtigkeitsgehalt erfasst, werden die
Sensorcharakteristiken zu den Standardcharakteristiken H zurückgeführt. Zum Beispiel
wird in einem Fall, in dem der Sensor 10 in ein Kraftfahrzeug
eingebaut ist, die Feuchtigkeit in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 unter Verwendung des Feuchtigkeitszufuhrelements 21 hinzugefügt, wenn
ein Fahrer den Startschalter 31, wie zum Beispiel einen
Zündschalter,
einschaltet. Daher wird die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 zu der oberen Grenze oder ungefähr der oberen Grenze zurückgeführt, das
heißt,
die Sensorcharakteristiken werden zu den Standardcharakteristiken
H zurückgeführt.
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Daher
werden, unmittelbar nachdem der Startschalter 31 eingeschaltet
worden ist, die Sensorcharakteristiken innerhalb einer kurzen Zeit
zu den Standardcharakteristiken H geändert. Daher erfasst der Sensor 10 auf
der Grundlage der Standardcharakteristiken H, welche anfänglich festgelegt
worden sind, den Feuchtigkeitsgehalt.
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Demgemäß werden
auch dann, wenn der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 einleitend die
Feuchtigkeit absorbiert, die Sensorcharakteristiken zu den Standardcharakteristiken
H zurückgeführt. Daher
sind die Sensorcharakteristiken höchst wiedergebbar, so dass
der Sensor 10 den Feuchtigkeitsgehalt mit einer hohen Genauigkeit
erfasst. Genauer gesagt wird der Einfluss einer Abweichung der Sensorcharakteristiken
von den Anfangscharakteristiken M beseitigt.
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Weiterhin
kann, wenn die Feuchtigkeit in der Atmosphäre hoch ist, die Feuchtigkeit
kondensiert werden, so dass ein Wassertropfen auf dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 ausgebildet wird. In diesem Fall stoppt das Feuchtigkeitszufuhrelement 21 dem
feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 die Feuchtigkeit
zuzuführen,
und erwärmt
die Erwärmungsvorrichtung 13 den
feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17, so dass der
Wassertropfen von dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 beseitigt
wird. Daher werden die Sensorcharakteristiken zu den Standardcharakteristiken
H zurückgeführt, so
dass der Sensor 10 den Feuchtigkeitsgehalt genauer erfassen
kann.
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Die
Feuchtigkeit kann dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 zu
einem anderen bestimmten Zeitpunkt als einem Ausschaltvorgang und einem
Einschaltvorgang hinzugefügt
werden. Zum Beispiel wird, wenn ein Intervall zwischen dem letzten
Ausschaltvorgang und dem nachfolgenden Einschaltvorgang innerhalb
6 Stunden ist, die Feuchtigkeit auch dann, wenn der Startschalter 31 eingeschaltet
wird, nicht dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 hinzugefügt.
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Alternativ
kann der Fahrer oder ein Insasse des Fahrzeugs einen Schalter für das Luftzufuhrelement 21 betätigen. In
diesem Fall schaltet zum Beispiel der Fahrer das Luftzufuhrelement 21 ein,
so dass die Feuchtigkeit dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 hinzugefügt wird.
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In
dem vorhergehenden Sensor 10 wird die Feuchtigkeit dem
feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 unter Verwendung
des Feuchtigkeitszufuhrelements 21 hinzugefügt, so das
die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 auf die obere Grenze oder ungefähr die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge
festgelegt wird, welche anfänglich
als die Standardcharakteristiken festgelegt ist. Demgemäß weist
der Sensor vor einem Erfassen der Feuchtigkeit die Standardcharakteristiken
H mit einer hohen Wiedergebbarkeit auf. Daher wird der Einfluss
einer Abweichung der Sensorcharakteristiken von den Anfangscharakteristiken
M beseitigt. Weiterhin wird die Erfassungsgenauigkeit des Feuchtigkeitsgehalts
verbessert.
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Nachstehend
erfolgt die Beschreibung von Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung.
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Die
Erfassungselektrode 15 kann eine Erwärmungsvorrichtung vorsehen.
In diesem Fall wird die Erfassungselektrode 15 nicht nur
für die
Elektrode, sondern ebenso für
die Erwärmungsvorrichtung verwendet.
Demgemäß gibt es
keine Notwendigkeit, die Erwärmungsvorrichtung 13 in
dem zweiten Isolationsfilm 14 auszubilden. Daher werden
Herstellungskosten und ein Herstellungsverfahren verringert und
vereinfacht.
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Alternativ
kann der Sensor 10 ein Luftgebläse, wie zum Beispiel einen
Trockner zum Blasen von warmem Wind zu dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17, beinhalten. Das Luftgebläse ist in der Nähe des Sensors 10 angeordnet,
so dass die Feuchtigkeit in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 beseitigt wird. Daher wird die maximale Feuchtigkeitsmenge
zu der Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge zurückgeführt. In diesem Fall gibt es keine
Notwendigkeit, die Erwärmungsvorrichtung 13 in
dem Sensor 10 auszubilden. Die Feuchtigkeit in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 wird unter Verwendung einer einfachen Einrichtung,
wie zum Beispiel einem Luftgebläse,
von dem Film 17 beseitigt.
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Der
Sensor 10 kann ein Magnetron zum Erzeugen einer Hochfrequenzwelle
aufweisen, die eine Frequenz von zum Beispiel 2,4 GHz aufweist.
Das Magnetron ist in der Nähe
des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films 17 angeordnet,
so dass die Feuchtigkeit in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 durch Bringen des Films 17 in Resonanz
mit dem Magnetron verringert wird. Daher werden die Sensorcharakteristiken
zu den Standardsensorcharakteristiken L, die die untere Grenze der
Maximalfeuchtigkeitsmenge aufweisen, oder zu einem Wert in der Nähe der unteren
Grenze zurückgeführt. In
diesem Fall wird die Feuchtigkeit in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film 17 für
eine verhältnismäßig kurze
Zeit verglichen mit einem Fall beseitigt, in dem die Feuchtigkeit
von der Erwärmungsvorrichtung 13 beseitigt
wird.
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Der
Sensor 10 kann die Erwärmungsvorrichtung 13 und
das Feuchtigkeitszufuhrelement 21 beinhalten. In diesem
Fall werden die Standardsensorcharakteristiken L, H einleitend erzielt
und kann der Bediener, wie zum Beispiel der Fahrer und/oder der
Insasse des Fahrzeugs, die Sensorcharakteristiken als die obere
Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge H oder die untere Grenze der
Maximalfeuchtigkeitsmenge L auswählen.
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Wenn
die Standardsensorcharakteristiken auf die untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge
L festgelegt werden, ist die Abweichung der Sensorcharakteristiken
in einem Fall klein, in dem der Sensor 10 in einem trockenen
Zustand verwendet wird. Wenn die Standardsensorcharakteristiken
auf die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge H festgelegt
werden, ist die Abweichung der Sensorcharakteristiken in einem Fall
klein, in dem der Sensor 10 in einem feuchten Zustand verwendet
wird.
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Daher
bestimmt der Bediener des Fahrzeugs den Umgebungszustand des Sensors 10 und
wählt der
Bediener dann die untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge L
und die Erwärmungsvorrichtung 13 aus,
wenn der Sensor 10 in einem trockenen Zustand verwendet
wird. Weiterhin wählt
der Bediener die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge H und
das Feuchtigkeitszufuhrelement 21 aus, wenn der Sensor 10 in
einem feuchten Zustand verwendet wird.
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In
dem vorhergehenden Fall gibt es keine Notwendigkeit, die Sensorcharakteristiken
einleitend festzulegen, so dass der Sensor 10 eine hohe
Systemallgemeinheit aufweist.
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Hierbei
kann eine Auswahlvorrichtung zum Auswählen der Sensorcharakteristiken
in dem Sensor 10 angeordnet sein. Genauer gesagt wählt der Sensor,
wenn der Bediener eine Anweisung zum Auswählen der unteren Grenze der
Maximalfeuchtigkeitsmenge L eingibt, automatisch die Erwärmungsvorrichtung 13 aus.
Wenn der Bediener eine Anweisung zum Auswählen der oberen Grenze der
Maximalfeuchtigkeitsmenge H eingibt, wählt der Sensor automatisch
das Feuchtigkeitszufuhrelement 21 aus.
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Die
Erwärmungsvorrichtung 13 und
das Feuchtigkeitszufuhrelement 21 sehen eine Rückführeinrichtung
vor und der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 sieht
ein feuchtigkeitsgehaltsempfindliches Teil vor. Genauer gesagt sieht
die Erwärmungsvorrichtung 13 eine
Erwärmungseinrichtung
vor und sieht das Feuchtigkeitszufuhrelement 21 eine Feuchtigkeitszufuhreinrichtung
vor.
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Die
vorhergehende Offenbarung weist die folgenden Aspekte auf.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Feuchtigkeitsgehaltssensor
auf: ein Substrat; ein Paar von Elektroden, die auf dem Substrat
auf eine derartige Weise angeordnet sind, dass die Elektroden mit
einem vorbestimmten Abstand dazwischen voneinander getrennt sind;
ein feuchtigkeitsgehaltsempfindliches Teil, das zwischen den Elektroden
angeordnet ist, wobei das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil
eine Kapazität
aufweist, welche in Übereinstimmung
mit dem Feuchtigkeitsgehalt veränderbar
ist; ein Ausgabeelement, das mit den Elektroden verbunden ist, um
eine Kapazität
des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teils zu erfassen, und ein
Signal ausgibt, das der Kapazität
entspricht; und ein Einstellteil zum Einstellen einer Maximalfeuchtigkeitsmenge
in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil auf eine Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge.
Das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil ist imstande, eine Feuchtigkeit
bis zu der Maximalfeuchtigkeitsmenge zu absorbieren. Das Einstellteil
beinhaltet mindestens ein Element zum Verringern der Maximalfeuchtigkeitsmenge
und ein Element zum Erhöhen
der Maximalfeuchtigkeitsmenge.
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In
dem vorhergehenden Sensor kehren die Sensorcharakteristiken, bevor
der Feuchtigkeitsgehalt erfasst wird, wiedergebbar zu den Standardcharakteristiken
zurück,
so dass eine Erfassungsgenauigkeit des Sensors verbessert wird.
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Alternativ
kann die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge eine untere Grenze der
Maximalfeuchtigkeitsmenge oder ungefähr eine untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge
sein. Weiterhin kann das Einstellteil eine Erwärmungsvorrichtung zum Erwärmen des
feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teils sein, so dass die Maximalfeuchtigkeitsmenge
auf die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge festgelegt wird. In diesem
Fall wird durch Steuern eines Erwärmungszustands, wie zum Beispiel
einer Erwärmungszeit,
die untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge gesteuert. Zum Beispiel
ist die Erwärmungszeit
zum Erreichen der unteren Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge einleitend
bestimmt. Dann erwärmt
die Erwärmungsvorrichtung
den feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film für eine bestimmte Zeit, die
gleich oder größer als
die einleitend bestimmte Erwärmungszeit
ist. Daher wird die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge sicher die
untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge.
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Alternativ
kann die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge eine obere Grenze der
Maximalfeuchtigkeitsmenge oder ungefähr eine obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge
sein. Weiterhin kann das Einstellteil ein Feuchtigkeitszufuhrelement
zum Zuführen
der Feuchtigkeit zu dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil sein,
so dass die Maximalfeuchtigkeitsmenge auf die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge
festgelegt wird. In diesem Fall wird durch Steuern eines Feuchtigkeitszufuhrzustands, wie
zum Beispiel einer Zufuhrzeit, die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge
gesteuert. Zum Beispiel wird die Zufuhrzeit zum Erreichen der oberen Grenze
der Maximalfeuchtigkeitsmenge einleitend bestimmt. Dann führt das
Feuchtigkeitszufuhrelement die Feuchtigkeit dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film für
eine vorbestimmte Zeit zu, die gleich oder größer als die einleitend bestimmte
Zufuhrzeit ist. Daher wird die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge
sicher die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge.
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Alternativ
kann jede Elektrode einen Kammzahnabschnitt aufweisen, so dass die
Kammzahnabschnitte der Elektroden zueinander verschachtelt sind.
Weiterhin kann das Einstellteil eine Erwärmungsvorrichtung zum Erwärmen des
feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teils sein, so dass die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge
auf eine untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge oder ungefähr eine
untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge festgelegt ist, und
weist die Erwärmungsvorrichtung
eine Mäanderform
auf, so dass der Kammzahnabschnitt von jeder Elektrode die Mäanderform der
Erwärmungsvorrichtung überlappt.
Weiterhin können
die Erwärmungsvorrichtung,
die Elektrode und das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil in dieser
Reihenfolge auf das Substrat gestapelt sein.
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Weiterhin
kann das Einstellteil ein Feuchtigkeitszufuhrelement zum Zuführen der
Feuchtigkeit zu dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil sein,
so dass die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge auf eine obere Grenze
der Maximalfeuchtigkeitsmenge oder ungefähr eine obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge
festgelegt ist, und ist das Einstellteil über dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Film angeordnet. Weiterhin kann der Sensor weiter aufweisen: eine
Erwärmungsvorrichtung
zum Erwärmen des
feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teils. Die Erwärmungsvorrichtung weist eine
Mäanderform
auf, so dass der Kammzahnabschnitt von jeder Elektrode die Mäanderform
der Erwärmungsvorrichtung überlappt,
und die Erwärmungsvorrichtung,
die Elektrode und das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil sind
in dieser Reihenfolge auf das Substrat gestapelt.
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Ein
zuvor beschriebener erfindungsgemäßer Feuchtigkeitsgehaltssensor
weist auf: ein Substrat; ein Paar von Elektroden auf dem Substrat;
ein feuchtigkeitsgehaltsempfindliches Teil zwischen den Elektroden,
das eine Kapazität
aufweist, die in Übereinstimmung
mit einem Feuchtigkeitsgehalt veränderbar ist; ein Ausgabeelement,
das mit den Elektroden verbunden ist, um eine Kapazität des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen
Teils zu erfassen, und ein Signal ausgibt, das der Kapazität entspricht;
und ein Einstellteil zum Einstellen einer Maximalfeuchtigkeitsmenge
in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil auf eine Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge.
Das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil ist imstande, eine Feuchtigkeit
bis zu der Maximalfeuchtigkeitsmenge zu absorbieren. Das Einstellteil
beinhaltet mindestens ein Element zum Verringern der Maximalfeuchtigkeitsmenge
und ein Element zum Erhöhen
der Maximalfeuchtigkeitsmenge.