FI99054C - Capacitive humidity sensor - Google Patents

Capacitive humidity sensor Download PDF

Info

Publication number
FI99054C
FI99054C FI902096A FI902096A FI99054C FI 99054 C FI99054 C FI 99054C FI 902096 A FI902096 A FI 902096A FI 902096 A FI902096 A FI 902096A FI 99054 C FI99054 C FI 99054C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
moisture
sensitive
sensitive membrane
humidity sensor
polymeric material
Prior art date
Application number
FI902096A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI902096A0 (en
FI99054B (en
Inventor
Takaaki Kuroiwa
Tetsuya Miyagishi
Toru Abe
Original Assignee
Yamatake Honeywell Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamatake Honeywell Co Ltd filed Critical Yamatake Honeywell Co Ltd
Publication of FI902096A0 publication Critical patent/FI902096A0/en
Publication of FI99054B publication Critical patent/FI99054B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI99054C publication Critical patent/FI99054C/en

Links

Description

9905499054

Kapasitiivinen kosteusanturiCapacitive humidity sensor

Keksintö liittyy kosteusanturiin, joka käyttää orgaanista polymeeriä kosteudelle herkkänä materiaalina.The invention relates to a humidity sensor using an organic polymer as a moisture sensitive material.

55

Tavanomainen yllämainittua tyyppiä oleva kosteusanturi käyttää orgaanista polymeeriä, esim. selluloosa-asetaattibu-tyraattia (tästä lähtien sitä yksinkertaisesti kutsutaan "SAB":ksi), kosteudelle herkkänä materiaalina, ja käyttää 10 hyväksi sähköisen kapasitanssin muutosta kosteusherkässä kalvossa, joka on muodostettu tällaisesta kosteudelle herkästä materiaalista kosteuden ilmaisemiseksi, kuten on esitetty japanilaisessa julkisessa patenttihakemuksessa no. 62-88951 .A conventional moisture sensor of the above type uses an organic polymer, e.g., cellulose acetate butyrate (hereinafter simply referred to as "SAB"), as a moisture-sensitive material, and utilizes a change in electrical capacitance in a moisture-sensitive film formed of such a moisture-sensitive material. for detecting moisture, as disclosed in Japanese Public Patent Application No. 62-88951.

1 5 SABrlla, jossa on 17% butyryyliemästä, ja jota tyypillisesti käytetään kosteusherkkänä materiaalina yllämainitun tyyppisessä tavanomaisessa kosteusherkässä elementissä, on veden imeytymismäärä noin 70 - 90 mg/g tasapainotilassa lämpöti-20 lassa 30°C ja suhteellisessa kosteudessa 90°RH. Veden imey-tymismäärän ja suhteellisen kosteuden välistä suhdetta selvitetään tuonnempana yksityiskohtaisesti.SAB with 17% butyryl base, typically used as a moisture-sensitive material in a conventional moisture-sensitive element of the type mentioned above, has an absorption rate of about 70 to 90 mg / g at equilibrium at 30 ° C and 90 ° RH relative humidity. The relationship between the amount of water absorption and the relative humidity is explained in detail below.

Kosteusherkällä elementillä, jonka kosteusherkkä kalvo on 25 tehty on tehty SAB:sta, on 2 - 4 %RH hystereesi (erotus kosteusherkässä ominaisuudessa kosteuden absorption ja desorption välillä) noin 25°C:ssa ja 5 minuutin mittausvä-leillä. Siten ei ole mahdollista vähentää hystereesiä alle 1 %RH, mitä pidetään ideaalisena. Hystereesi on myös lämpö-30 tilasta riippuvaista ja lisääntyy 2-3 %RH:lla 40°C:ssa verrattuna 25°C:ssa saatuun arvoon, mikäli muut olosuhteet ovat samoja.The moisture-sensitive element having a moisture-sensitive film made of SAB has a 2-4% RH hysteresis (difference in moisture-sensitive property between moisture absorption and desorption) at about 25 ° C and at 5 minute intervals. Thus, it is not possible to reduce hysteresis below 1% RH, which is considered ideal. The hysteresis is also temperature-dependent and increases by 2-3% RH at 40 ° C compared to the value obtained at 25 ° C if the other conditions are the same.

Lisäksi, jos yllämainitun tyyppinen kosteusherkkä elementti 35 jätetään samaan atmosfääriin pitkäksi aikaa, kosteuden vaikutus, jolle elementti on aiemmin ollut alttiina, aiheuttaa muutoksen hystereesissä ja kosteusherkässä ominaisuudessa.In addition, if a moisture-sensitive element 35 of the above type is left in the same atmosphere for a long time, the effect of moisture to which the element has previously been exposed causes a change in hysteresis and moisture-sensitive property.

2 990542 99054

Erityisesti, jos elementti on jätetty, esim. 11 %RH suhteelliseen kosteuteen ja huoneen lämpötilaan pitkäksi aikaa, hystereesi lisääntyy alkuarvosta 2 %RH arvoon 4-6 %RH. Jos sama elementti jätetään 84 %RH suhteelliseen kosteuteen ja 5 huoneen lämpötilaan pitkäksi aikaa, hystereesi vähenee alkuarvosta, so. 2 %RH arvoon 1 %RH. Kuitenkin suhteessa kos-teusherkkyyden ominaisuuskäyrään, lähtö lisääntyy 5-7 %RH:lla suhteellisessa kosteudessa alueella 10-90 %RH, so. lähdössä esiintyy ryömintää. Lisäksi sähköisen kapasitanssin 10 arvon suhteellisessa kosteudessa 90 %RH suhde arvoon suhteellisessa kosteudessa 10 %RH (C90/C10) vaihtelee, kun elementtiä käytetään kauan.In particular, if the element is left, e.g., 11% RH at relative humidity and room temperature for an extended period of time, the hysteresis increases from an initial value of 2% RH to 4-6% RH. If the same element is left at 84% RH relative humidity and 5 room temperature for a long time, the hysteresis decreases from the initial value, i. 2% RH to 1% RH. However, relative to the moisture sensitivity characteristic curve, the output increases by 5-7% RH at relative humidity in the range of 10-90% RH, i. there is a creep at the start. In addition, the ratio of the value of the electrical capacitance 10 at a relative humidity of 90% RH to the value at a relative humidity of 10% RH (C90 / C10) varies when the element is used for a long time.

Lisäksi korkeassa lämpötilassa ja suuren kosteuden ympäris-15 tössä, kosteuden tiivistyessä, veden tippuessa, lämpötilan ja kosteuden jakso ja niin edelleen myös aiheuttaa elementin kosteusherkkyyden ominaiskäyrän ryömintää suureksi osaksi positiiviseen suuntaan.In addition, at high temperature and high humidity environment, condensation of moisture, dripping of water, the period of temperature and humidity and so on also causes the moisture sensitivity characteristic of the element to creep in a largely positive direction.

20 Nämä ongelmat aiheutuvat siitä, että yllämainitussa kosteus-herkässä elementissä käytetyn kosteusherkän materiaalin veden imeytymismäärä on liian suuri ollakseen ideaalinen kapasitanssi- tai impedanssityyppinen kosteusherkkä elementti. Täten kosteusherkkään materiaaliin absorboituneen 25 veden vuorovaikutus aiheuttaa muutoksen elementin vasteessa ja tasapainossa imeytyneen veden määrässä mitatussa kosteus-atmosfäärissä aiheuttaen näin ryömintää elementin lähdössä.20 These problems are caused by the fact that the water absorption rate of the moisture-sensitive material used in the above-mentioned moisture-sensitive element is too large to be an ideal capacitance or impedance-type moisture-sensitive element. Thus, the interaction of the water absorbed in the moisture-sensitive material causes a change in the response of the element and the equilibrium of the amount of water absorbed in the measured humidity atmosphere, thus causing a creep at the exit of the element.

Keksinnön tavoitteet ja yhteenveto 30OBJECTS AND SUMMARY OF THE INVENTION 30

Edellämainittujen ongelmien valossa esillä olevalla keksinnöllä on tavoitteena tuoda esille kosteusherkkä elementti, jolla on pieni hystereesi erilaisissa käyttölämpötiloissa korkeasta matalaan lämpötilaan.In light of the above problems, the present invention aims to provide a moisture-sensitive element having low hysteresis at various operating temperatures from high to low temperature.

Toisena tavoitteena esillä olevalla keksinnöllä on tuoda esille kosteusherkkä elementti, joka kykenee kehittämäänAnother object of the present invention is to provide a moisture-sensitive element capable of developing

IIII

35 3 99054 stabiilin lähdön erilaisissa käyttöolosuhteissa, kuten suuri kosteus, korkea lämpötila, jaksoittaisesti vaihteleva kosteus, pieni kosteus, kosteuden tiivistyminen, veden tippuminen ja niin edelleen.35 3 99054 stable output under various operating conditions, such as high humidity, high temperature, intermittently varying humidity, low humidity, moisture condensation, water dripping and so on.

5 Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi esillä olevan keksinnön mukaiselle kapasitiiviselle kosteusanturille on tunnusomaista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat.To achieve these objects, the capacitive humidity sensor according to the present invention is characterized by the features set forth in the characterizing part of claim 1.

10 Nämä ja muut esillä olevan keksinnön tavoitteet, piirteet ja edut tulevat ilmeisiksi seuraavasta parhaiden toteutusmuotojen yksityiskohtaisesta kuvauksesta viittaamalla oheisiin piirustuksiin. Parhaana pidetyt toteutusmuodot kuvataan epäitsenäisissä vaatimuksissa.These and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the best embodiments with reference to the accompanying drawings. The preferred embodiments are described in the dependent claims.

1 51 5

Kuvio 1 on perspektiivikuva, joka näyttää keksinnön mukaisen kosteusherkän elementin toteutusmuodon.Fig. 1 is a perspective view showing an embodiment of a moisture-sensitive element according to the invention.

Kuvio 2 on kuviossa 1 näytetyn kosteusherkän elementin 20 tasonäkymä ylhäältä.Figure 2 is a top plan view of the moisture sensitive element 20 shown in Figure 1.

Kuvio 3 on käyrä, joka näyttää veden imeytymismäärän ja keksinnön kosteusherkän elementin hystereesin välisen suhteen.Figure 3 is a graph showing the relationship between the amount of water absorption and the hysteresis of the moisture-sensitive element of the invention.

2525

Kuvio 4 on käyrä, joka näyttää veden imeytymismäärän ja keksinnön kosteusherkän elementin kapasitanssisuh-teen välisen suhteen.Fig. 4 is a graph showing the relationship between the amount of water absorption and the capacitance ratio of the moisture-sensitive element of the invention.

30 Kuvio 5 on käyrä, joka näyttää veden imeytymismäärän ja tavanomaisen kosteusherkän elementin (SAB sisältäen 17% butyryyliemästä) suhteellisen kosteuden välisen suhteen; ja 35 kuvio 6 on käyrä, joka näyttää tavanomaisen kosteusherkän elementin (SAB, jossa on 17% butyryyliemästä) kos-teusherkkyyden ominaiskäyrän.Fig. 5 is a graph showing the relationship between the amount of water absorption and the relative humidity of a conventional moisture-sensitive element (SAB containing 17% butyryl base); and Fig. 6 is a graph showing a moisture sensitivity characteristic of a conventional moisture-sensitive element (SAB with 17% butyryl base).

4 990544 99054

Esillä olevan keksinnön mukaisen kosteusherkän elementin toteutusmuotoa kuvataan nyt kuvioihin 1 ja 2 viitaten.An embodiment of a moisture-sensitive element according to the present invention will now be described with reference to Figures 1 and 2.

Näissä piirustuksissa on esitetty eristävä substraatti 1, 5 joka on tehty esim. alumiinioksidista, lasista, termisesti hapetetusta piistä tai vastaavasta, ja sen yläpinnalla on alempi elektrodi 2, joka on tehty esim. platinasta. Kosteus-herkkä kalvo 3 on pinottu päälle ja poikki alemman elektrodin 2. Tämä kalvo on tehty polymeerisestä kosteusherkästä 10 materiaalista, jonka pääasiallinen komponentti on joko polyeetterisulfoni (tämän jälkeen yksinkertaisesti viitataan "PES":iin ) tai polysulfoni.These drawings show an insulating substrate 1, 5 made of e.g. alumina, glass, thermally oxidized silicon or the like, and having a lower electrode 2 made of e.g. platinum on its upper surface. The moisture-sensitive film 3 is stacked on and across the lower electrode 2. This film is made of a polymeric moisture-sensitive material 10, the main component of which is either polyether sulfone (hereinafter simply referred to as "PES") or polysulfone.

Ylempi elektrodi 4, joka on tehty esim. kullasta, muodoste-15 taan kosteusherkän kalvon 3 päälle. Toisin sanoen kosteus-herkkä kalvo 3 on kerrostettu alemman 2 ja ylemmän 4 elektrodin väliin. Johtimet 2a, 4a on kytketty alempaan ja ylempään elektrodiin 2, 4 vastaavasti muutoksen havaitsemiseksi sähköisessä kapasitanssissa vasteena kosteusherkän kalvon 3 20 suhteelliseen kosteuteen.The upper electrode 4, which is made of e.g. gold, is formed on a moisture-sensitive film 3. That is, the moisture-sensitive film 3 is sandwiched between the lower 2 and upper 4 electrodes. The conductors 2a, 4a are connected to the lower and upper electrodes 2, 4, respectively, for detecting a change in the electrical capacitance in response to the relative humidity of the moisture-sensitive film 3.

Kosteusherkkä kalvo 3 voi olla tehty polymeerisestä kosteus-herkasta materiaalista, mikä käsittää polysulfoonin, poly-eetterisulfoonin, polyeetteri-imidin, polybenzimidalin, 25 polyeetterin, polyimidin, polyamidi-imidin, polyphenileeni-oksidin, polykarbonaatin, polyallyleetin, polymetakryylihap-pometyylin, polyakrylonitriilin, polyetheleeniterephtalaa-tin, polyeetterieetteriketonin, polyasetaalin tai vastaavan.The moisture-sensitive film 3 may be made of a polymeric moisture-sensitive material comprising polysulfone, polyether sulfone, polyetherimide, polybenzimidal, polyether, polyimide, polyamideimide, polyphenylene oxide, polyphenylene oxide, polycarbonate, polyallylate, polymethacrylate, polymethacrylate , polyetheretherketone, polyacetal or the like.

30 Tällaiset polymeerimateriaalit on vastaavasti pinnoitettu kvartsivärähtelijän päälle noin 10pm:n, tai vähemmän, paksuudelta kosteusherkkien kalvojen muodostamiseksi. Kosteus-herkät kalvot sijoitetaan sitten vakiokosteuden omaavaan atmosfääriin vastaavan veden imeytymismäärän mittaamiseksi 35 noin 30°C:ssa perustuen kvartsivärähtelijän värähtelytaajuuden muutokseen.Accordingly, such polymeric materials are coated on a quartz vibrator to form moisture-sensitive films of about 10 μm or less in thickness. The moisture-sensitive films are then placed in a constant humidity atmosphere to measure the corresponding amount of water absorption at about 30 ° C based on the change in oscillation frequency of the quartz vibrator.

5 990545,99054

Kukin yllämainituista polymeerimateriaaleista myös päällystetään alemmalle elektrodille 2, joka on laitettu eristävän substraatin päälle, noin 10pm:n, tai vähemmän, paksuudelta kosteusherkän kalvon 3 muodostamiseksi, jonka päälle ylempi 5 elektrodi 4 muodostetaan kuten yllä on mainittu. Tällä rakenteella sähköisen kapasitanssisuhteen ja suhteellisen kosteuden välinen suhde mitataan noin 30°C:ssa. Samat mittaukset suoritetaan myös tavanomaisesti käytetystä selluloo-sa-asetaattibutyraatista tehdylle kosteusherkälle kalvolle 10 3. On huomattava, että veden imeytymismäärä ja kosteusherk- kyyden ominaiskäyrä lievästi vaihtelevat johtuen polymeeri-kalvon muodostusmenetelmästä, kalvon paksuudesta, hehkutus-menetelmästä, ylemmän elektrodin 4 muodostusmenetelmästä jne., kuten näkyy kuviosta 6.Each of the above polymeric materials is also coated on a lower electrode 2 placed on an insulating substrate, about 10 μm or less, to form a moisture-sensitive film 3 on which the upper electrode 4 is formed as mentioned above. With this structure, the ratio between the electrical capacitance ratio and the relative humidity is measured at about 30 ° C. The same measurements are also made on a moisture-sensitive film 10 3 made of a conventionally used cellulose acetate butyrate. as shown in Figure 6.

1 51 5

Yllämainitun mittauksen tuloksista saatiin selville, että selluloosa-asetaattibutyraattikalvolla (sisältäen 17% buty-ryyliemästä) on veden imeytymismäärä noin 70 - 90 mg, hystereesi 2-4 %RH ja sähköinen kapasitanssisuhde (C90/C10) 20 1.21 - 1.42, kun taas selluloosa-asetaattibutyraattikalvolla (sisältäen 50% butyryyliemästä) on veden imeytymismäärä 40 -60 mg, hystereesi 1-2 %RH ja sähköinen kapasitanssisuhde (C90/C10) 1.10 - 1.20. Polymetakryylihappometyylikalvolla saatiin tyydyttävä tulos, jolloin veden imeytymismäärä on 25 10 - 30 mg, hystereesi 0.5 - 1.0 %RH ja C90/C10 1.07 - 1.15.From the results of the above measurement, it was found that the cellulose acetate butyrate film (containing 17% butyryl base) has a water absorption amount of about 70-90 mg, a hysteresis of 2-4% RH and an electrical capacitance ratio (C90 / C10) of 1.21 to 1.42, while cellulose the acetate butyrate film (containing 50% butyryl base) has a water absorption rate of 40-60 mg, a hysteresis of 1-2% RH and an electrical capacitance ratio (C90 / C10) of 1.10 to 1.20. The polymethacrylic acid methyl film gave a satisfactory result with a water absorption of 10 to 30 mg, a hysteresis of 0.5 to 1.0% RH and C90 / C10 1.07 to 1.15.

• Hyvät tulokset saatiin myös polyeetterisulfonilkalvolla ja polysulfonikalvolla. Edellisellä on veden imeytymismäärä 10-30 mg, hystereesi 0.5 - 1.5 %RH ja C90/C10 1.12 - 1.17 ja jälkimmäisellä veden imeytymismäärä on 10 - 15 mg, hyste-30 reesi 0.2 - 1.0 %RH ja C90/C10 1.05 - 1.08.• Good results were also obtained with polyethersulfone film and polysulfone film. The former has a water absorption of 10-30 mg, a hysteresis of 0.5 to 1.5% RH and C90 / C10 1.12 to 1.17 and the latter has a water absorption of 10 to 15 mg, a hysteresis of 0.2 to 1.0% RH and C90 / C10 1.05 to 1.08.

: Mittaustuloksista ilmenee, että polymeerimateraalissa olevi en vesimolekyylien määrä aiheuttaa suuren muutoksen kosteus-herkkyyden ominaiskäyrässä.: The measurement results show that the number of water molecules in the polymer material causes a large change in the moisture-sensitivity characteristic.

Erityisesti, suhteellisen kosteuden alueella alle 60 %RH on veden imeytymismäärä 35 - 40 mg/g ja siitä johtuen hysteree- 35 6 99054 si on 0.3 - 0.4 %RH samalla kun kosteusherkkyyden ominais-käyrän lineaarisuus on sangen tyydyttävä. Kuitenkin suhteellisen kosteuden alueella yli 60 %RH veden imeytymismäärä ylittää 40 mg/g, jolloin vuorovaikutusta esiintyy vesimole-5 kyylien parissa ja siitä syystä hystereesi asteittain lisääntyy. Esim., kun mittaukset suoritetaan suhteellisessa kosteudessa 10 %RH, 70 %RH ja 10 %RH vastaavasti, maksimi veden imeytymismäärä oli 40 - 45 mg/g ja hystereesi 1.2 - 1.5 %RH. Samalla, kun mittaukset suoritettiin suhteellisessa 10 kosteudessa 10 %RH, 80 %RH ja 10 %RH vastaavasti, maksimi veden imeytymismäärä oli 50 - 55 mg/g ja hystereesi 1.5 - 2.1 %RH. Näistä tuloksista voidaan nähdä, että hystereesi kasvaa, kun veden imeytymismäärä lisääntyy. Tällainen suuri hystereesi aiheuttaa anturin lähdön lineaarisuuden huonone-15 mistä.In particular, in the range of relative humidity below 60% RH, the water absorption rate is 35 to 40 mg / g and consequently the hysteresis is 0.3 to 0.4% RH, while the linearity of the moisture sensitivity characteristic curve is quite satisfactory. However, in the range of relative humidity above 60%, the amount of RH water absorption exceeds 40 mg / g, with the interaction occurring with water molecule-5 channels and therefore the hysteresis gradually increases. For example, when measurements are made at 10% RH, 70% RH, and 10% RH relative humidity, respectively, the maximum water absorption rate was 40-45 mg / g and the hysteresis was 1.2-1.5% RH. While measurements were performed at 10% RH, 80% RH, and 10% RH, respectively, the maximum water absorption rate was 50 to 55 mg / g and the hysteresis was 1.5 to 2.1% RH. From these results, it can be seen that the hysteresis increases as the amount of water absorption increases. Such a large hysteresis causes the linearity of the sensor output to deteriorate.

Ylläolevista tuloksista ilmenee, että polymerimateriaalin veden imeytymismäärän ja kosteusherkkyyden ominaiskäyrän välillä on läheinen korrelaatio. Jos hystereesin odotetaan 20 olevan esim. alle 1 %RH, veden imeytymismäärän ei pitäisi olla yli 40 mg/g. On ymmärrettävä, että tässä näytetyt tiedot ovat tyypillisiä, ja hystereesi vaihtelee riippuen valmistusmenetelmästä, valmistusolosuhteista, mittausmenetelmästä, mittausolosuhteista, kosteudesta, jolle ele-25 mentti on aiemmin ollut alttiina ja vastaavasta. Siten : ominaispiirrekäyrillä, jotka on esitetty kuvioissa 3 ja 4, saattaa olla tietty leveys. Sivumennen sanoen, kun kuvioissa 1 ja 2 esitetty kosteusherkkä elementti on tehty polymeeri-materiaalista, jolla veden imeytymismäärä on 10 - 40 mg/g 30 suhteellisessa kosteudessa 90 %RH, sen kapasitanssisuhde (C90/C10) on 1.05 - 1.2.The above results show that there is a close correlation between the water absorption rate and the moisture sensitivity characteristic of the polymeric material. If the hysteresis is expected to be e.g. less than 1% RH, the amount of water absorbed should not exceed 40 mg / g. It is to be understood that the information shown herein is typical, and the hysteresis will vary depending on the manufacturing method, manufacturing conditions, measurement method, measurement conditions, humidity to which the element has previously been exposed, and the like. Thus: the characteristic curves shown in Figures 3 and 4 may have a certain width. Incidentally, when the moisture-sensitive element shown in Figs. 1 and 2 is made of a polymeric material having an water absorption rate of 10 to 40 mg / g 30 at 90% RH relative humidity, its capacitance ratio (C90 / C10) is 1.05 to 1.2.

Yllä kuvatussa toteutusmuodossa kosteusherkkää elementtiä 35 käytetään lämpötilavälillä -30 - 100°C, niin ettei ilmene ongelmia kosteusherkän kalvon 3 muodostavien polymeerimateriaalien suhteen, esim. ylemmän elektrodin 4 tuhoutumistaIn the embodiment described above, the moisture-sensitive element 35 is used at a temperature in the range of -30 to 100 ° C, so that there are no problems with the polymeric materials forming the moisture-sensitive film 3, e.g., destruction of the upper electrode 4.

IIII

7 99054 tai suurempaa anturin ominaispiirteiden muuttumista ei tapahdu. Dielektrisen läpilyöntijännitteen suhteen on havaittu, että 0.5 - 10 pm:n paksuinen polymeerikalvo kestää siihen kohdistuvia 1.5 - 5 V (+/-) jännitteitä. Lisäksi kun 5 elementtiä mitattiin värähtelypiirin yhteydessä, mitään ongelmaa ei ilmennyt tilavuuteen sisältyvän vastuksen suhteen .7 99054 or greater changes in sensor characteristics will not occur. With respect to the dielectric breakdown voltage, it has been found that a polymer film having a thickness of 0.5 to 10 μm can withstand voltages of 1.5 to 5 V (+/-) applied to it. In addition, when 5 elements were measured in connection with the oscillation circuit, no problem arose with respect to the resistance included in the volume.

Kuten yllä on kuvattu, keksintö voi tarjota parannetun kos-10 teusherkän elementin, jolla saavutetaan alle yhden prosentin hystereesi ja lämpötilariippuvuuden eliminointi. Keksinnön mukainen kosteusherkkä elementti voi myös ylläpitää stabiilia lähtöä ja sähköistä kapasitanssisuhdetta, vaikka se jätetään samaan atmosfääriin pitkäksi aikaa. Lisäksi kos-15 teusherkkyyden ominaiskäyrän ryömintä on melko pientä, vaikka se jätetään korkean lämpötilan ja suuren kosteuden atmosfääriin, kosteuden tiivistyessä, veden tippuessa, lämpötila- ja kosteussykliin jne..As described above, the invention can provide an improved moisture-sensitive element that achieves less than 1% hysteresis and elimination of temperature dependence. The moisture-sensitive element according to the invention can also maintain a stable output and electrical capacitance ratio, even if it is left in the same atmosphere for a long time. In addition, the creep of the moisture sensitivity characteristic curve is quite small, even if it is left in an atmosphere of high temperature and high humidity, condensation of moisture, dripping of water, temperature and humidity cycle, etc ..

20 Koska monia muutoksia yllä olevaan rakenteeseen voidaan tehdä ja monia ilmeisesti laajalti erilaisia esilläolevan keksinnön toteutusmuotoja voitaisiin tehdä poikkeamatta sen puitteista, on tarkoitus, että kaikki yllä olevaan selitykseen sisältyvä tai oheisissa piirustuksissa näytetty asia 25 tulkitaan kuvaavassa eikä rajoittavassa mielessä.Since many modifications to the above structure may be made and many apparently wide variety of embodiments of the present invention may be made without departing from its scope, it is intended that all matters contained in the above description or shown in the accompanying drawings be construed as illustrative and not restrictive.

Claims (5)

1. Kapacitiv fuktighetsgivare, som omfattar en fuktkänslig membran (3), som gjorts av polymermaterial, varvid tjockle- 5 ken av den fuktkänsliga membranen (3) är i omrädet 0,5 μm -10 μπι; och tvä elektroder (2, 4) mellan vilka den fuktkänsliga membranen (3) sandwichartat har anordnats; k ä n -netecknad därav, att vattenabsorptionsmängden av den fuktkänsliga membranen ligger i omrädet 10-40 mg/g vid 10 ett jämviktsläge vid en temperatur av 30°C och en relativ fuktighet av 90 % RH, och att den kapacitiva fuktighets-givaren omfattar dessutom ett substrat (1), pä vilket de tvä ifrägavarande elektroderna (2, 4) och den fuktkänsliga membranen (3) är anordnade. 1 5A capacitive moisture sensor comprising a moisture-sensitive membrane (3) made of polymeric material, the thickness of the moisture-sensitive membrane (3) being in the range 0.5 µm-10 µπι; and two electrodes (2, 4) between which the moisture-sensitive membrane (3) is sandwiched; characterized in that the water absorption amount of the moisture sensitive membrane is in the range of 10-40 mg / g at an equilibrium position at a temperature of 30 ° C and a relative humidity of 90% RH, and that the capacitive humidity sensor comprises in addition, a substrate (1) on which the two electrodes (2, 4) and the moisture-sensitive membrane (3) are arranged. 1 5 2. Fuktighetsgivare enligt patentkravet 1, k ä n netecknad därav, att den fuktkänsliga membranen (3) har gjorts av polymermaterial, vars termiska avböjnigstemperatur under belastningen är over 120°C, eller vars värmebeständig- 20 hetstemperatur är over 100°C.Humidity sensor according to claim 1, characterized in that the moisture-sensitive membrane (3) is made of polymeric material whose thermal deflection temperature under the load is above 120 ° C or whose heat resistance temperature is above 100 ° C. 3. Fuktighetsgivare enligt patentkravet 1, k ä n netecknad därav, att den fuktkänsliga membranen (3) har gjorts av polymermaterial, vars glaseringstemperatur är 25 100°C, eller vars smältpunkt är over 150°C.Humidity sensor according to claim 1, characterized in that the moisture-sensitive membrane (3) is made of polymeric material whose glazing temperature is 100 ° C or whose melting point is above 150 ° C. 4. Fuktighetsgivare enligt patentkravet 1, k ä n netecknad därav, att sagda fuktkänsliga membran (3) har gjorts av polymermaterial, vars volymmotständ är over 30 1014 Q/cm3.Humidity sensor according to claim 1, characterized in that said moisture sensitive membranes (3) are made of polymeric material, whose volume resistance is above 1014 Q / cm 3. 5. Fuktighetsgivare enligt patentkravet 1, k ä n netecknad därav, att den fuktkänsliga membranen (3) har gjorts av polymermaterial, vars dielektriska genomslagsspän- 35 ning är over 14 KV/mm.Humidity sensor according to claim 1, characterized in that the moisture-sensitive membrane (3) is made of polymeric material whose dielectric breakdown voltage is over 14 KV / mm.
FI902096A 1989-04-26 1990-04-26 Capacitive humidity sensor FI99054C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10459489A JP2719830B2 (en) 1989-04-26 1989-04-26 Moisture sensitive element
JP10459489 1989-04-26

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI902096A0 FI902096A0 (en) 1990-04-26
FI99054B FI99054B (en) 1997-06-13
FI99054C true FI99054C (en) 1997-09-25

Family

ID=14384755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI902096A FI99054C (en) 1989-04-26 1990-04-26 Capacitive humidity sensor

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2719830B2 (en)
FI (1) FI99054C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI902096A0 (en) 1990-04-26
JP2719830B2 (en) 1998-02-25
FI99054B (en) 1997-06-13
JPH02285247A (en) 1990-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7683636B2 (en) Structure for capacitive balancing of integrated relative humidity sensor
US5767687A (en) Surface-capacitor type condensable-vapor sensor
KR100351810B1 (en) absolute humidity sensor
US7710128B2 (en) Method and apparatus for controlling the sensitivity and value of a capacitive humidity sensor
EP0395349B1 (en) Moisture sensitive element
JP5112639B2 (en) Humidity sensor
EP3115774B1 (en) Gas sensor with frequency measurement of impedance
US7924028B2 (en) Method and system for adjusting characteristics of integrated relative humidity sensor
JP2007139447A (en) Moisture permeability measuring instrument of thin film and moisture permeability measuring method
FI111034B (en) Moisture sensitive element and process for its preparation
FI99054C (en) Capacitive humidity sensor
Kuroiwa et al. A thin-film polysulfone-based capacitive-type relative-humidity sensor
Li et al. Fabrication of a prototype humidity-sensitive capacitor via layer-by-layer self-assembling technique
CN112710706A (en) Humidity sensor
JPS6358249A (en) Humidity detecting element
JP2000235012A (en) Carbon dioxide gas sensor
JPH02179459A (en) Structure of moisture sensitive element and humidity sensor
JP2003161715A (en) Ammonia gas sensor and its manufacturing method
JP2001249099A (en) Electrostatic capacity humidity sensor and humidity measuring instrument
SU1111088A1 (en) Method of determination of moisture by dew point
Kang et al. A high-speed capacitive humidity sensor
Okcan Humidity sensors using MEMS and standard CMOS technologies
JPH03195964A (en) Electrochemical gas sensor element
JP2513894B2 (en) Moisture sensitive element
JPH02285242A (en) Humidity sensitive element

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
FG Patent granted

Owner name: YAMATAKE-HONEYWELL CO., LTD.