JPH0340334B2 - - Google Patents
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- JPH0340334B2 JPH0340334B2 JP61165684A JP16568486A JPH0340334B2 JP H0340334 B2 JPH0340334 B2 JP H0340334B2 JP 61165684 A JP61165684 A JP 61165684A JP 16568486 A JP16568486 A JP 16568486A JP H0340334 B2 JPH0340334 B2 JP H0340334B2
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- sensor
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- organic polymer
- humidity sensor
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
- G01N27/223—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
- G01N27/225—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity by using hygroscopic materials
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、インピーダンスの変化に基づいて作
動する電気的湿度センサ、特に感湿剤を有機重合
体で形成し、温度補償された容量型湿度センサに
関するものである。
動する電気的湿度センサ、特に感湿剤を有機重合
体で形成し、温度補償された容量型湿度センサに
関するものである。
（従来の技術）
インピーダンスの変化が測定すべき湿度に比例
するようになつている電気検出系を備えたいくつ
かの湿度センサが知られている。この種類の湿度
センサは例えば米国特許第3168829号、米国特許
第3350941号およびフインランド国特許第48229号
の各明細書に記載されている。
するようになつている電気検出系を備えたいくつ
かの湿度センサが知られている。この種類の湿度
センサは例えば米国特許第3168829号、米国特許
第3350941号およびフインランド国特許第48229号
の各明細書に記載されている。
フインランド国特許第48229号明細書に記載さ
れている容量型湿度センサでは、誘電材が有機重
合体膜からなり、その誘電係数が有機重合体膜に
吸収された水の量の関数である。
れている容量型湿度センサでは、誘電材が有機重
合体膜からなり、その誘電係数が有機重合体膜に
吸収された水の量の関数である。
（発明が解決しようとする問題点）
これら湿度センサおよびインピーダンスの変化
に基づく別の湿度センサでは、特に高い湿度を測
定するときに望ましくない現象が存する。この種
の現象は例えば種々の要因から生じるセンサの緩
いクリープである。この場合に問題となるのは一
般に可逆現象であり、この発明の目的は、センサ
の応答性を増大させることによつてこれら現象の
抑制を改善しかつ特に例えば90％を越えるような
高い相対湿度を測定する際の測定精度を向上させ
た容量型湿度センサを提供するにある。
に基づく別の湿度センサでは、特に高い湿度を測
定するときに望ましくない現象が存する。この種
の現象は例えば種々の要因から生じるセンサの緩
いクリープである。この場合に問題となるのは一
般に可逆現象であり、この発明の目的は、センサ
の応答性を増大させることによつてこれら現象の
抑制を改善しかつ特に例えば90％を越えるような
高い相対湿度を測定する際の測定精度を向上させ
た容量型湿度センサを提供するにある。
（問題点を解決するための手段）
上述したおよび後述する目的を達成するため、
本発明は、ベース１１上の一対の底部接触体１２
と、前記底部接触体１２を被覆する有機重合体絶
縁薄膜１３と、前記有機重合体絶縁薄膜１３を被
覆する水蒸気透過性の表面接触体１４と、前記底
部接触体１２の各々に接触する測定装置２０とか
らなる容量型湿度センサ１０において、 前記有機重合体絶縁薄膜１３に接触させてこの
有機重合体絶縁薄膜１３の温度TSを測定する温
度センサ１５を配置し、前記湿度センサ１０の外
部に周囲温度TOを測定する温度センサ１７を配
置し、前記各温度センサより検出される有機重合
体絶縁薄膜１３の温度TSと周囲温度TOとの差
（TS−TO）に比例する信号により前記湿度センサ
１０を加熱する電流を測定電流として供給する手
段を前記測定装置２０に設けることを特徴とす
る。
本発明は、ベース１１上の一対の底部接触体１２
と、前記底部接触体１２を被覆する有機重合体絶
縁薄膜１３と、前記有機重合体絶縁薄膜１３を被
覆する水蒸気透過性の表面接触体１４と、前記底
部接触体１２の各々に接触する測定装置２０とか
らなる容量型湿度センサ１０において、 前記有機重合体絶縁薄膜１３に接触させてこの
有機重合体絶縁薄膜１３の温度TSを測定する温
度センサ１５を配置し、前記湿度センサ１０の外
部に周囲温度TOを測定する温度センサ１７を配
置し、前記各温度センサより検出される有機重合
体絶縁薄膜１３の温度TSと周囲温度TOとの差
（TS−TO）に比例する信号により前記湿度センサ
１０を加熱する電流を測定電流として供給する手
段を前記測定装置２０に設けることを特徴とす
る。
（実施例）
以下、有機重合体を感湿剤とする容量型湿度セ
ンサを図示した添付図面を参照しつつ本発明を実
施例につき詳述する。
ンサを図示した添付図面を参照しつつ本発明を実
施例につき詳述する。
第１図および第２図に示す湿度センサ自身は、
フインランド国特許出願第48229号明細書に記載
されたものである。センサ１０はガラスのような
不活性材料で作られたベース１１上に支持され
る。ベース１１上には薄膜技術で知られている方
法により作成された金属メツキ底部接触体１２が
存し、この底部接触体上には接触導線２１が端子
１６において蝋付けされ、容量は第１図にブロツ
ク２０，２２で示された装置によつて検出され、
測定されかつ表示される。センサ１０の活性材料
は10μm程度の厚さの有機重合体薄膜１３である。
有機重合体薄膜１３上には、両底部接触体１２の
どちらとも電気的に接触しない水蒸気を透過する
薄い表面接触体１４が真空蒸発またはスパツタリ
ングで被着され或いは化学的に作られる。測定さ
れる容量CMは、ｄおよびｅ（第２図）の区域にお
ける底部接触体１２と表面接触体１４の間に形成
される２つの容量の直列接続から形成される。
フインランド国特許出願第48229号明細書に記載
されたものである。センサ１０はガラスのような
不活性材料で作られたベース１１上に支持され
る。ベース１１上には薄膜技術で知られている方
法により作成された金属メツキ底部接触体１２が
存し、この底部接触体上には接触導線２１が端子
１６において蝋付けされ、容量は第１図にブロツ
ク２０，２２で示された装置によつて検出され、
測定されかつ表示される。センサ１０の活性材料
は10μm程度の厚さの有機重合体薄膜１３である。
有機重合体薄膜１３上には、両底部接触体１２の
どちらとも電気的に接触しない水蒸気を透過する
薄い表面接触体１４が真空蒸発またはスパツタリ
ングで被着され或いは化学的に作られる。測定さ
れる容量CMは、ｄおよびｅ（第２図）の区域にお
ける底部接触体１２と表面接触体１４の間に形成
される２つの容量の直列接続から形成される。
（作用）
水分子が有機重合体薄膜１３の感湿材料に吸収
されると、水の定着が２つの相異なる現象によつ
て起こる。
されると、水の定着が２つの相異なる現象によつ
て起こる。
１つの定着は分子レベルで起こり、容量Ｃの変
化として迅速かつほぼ直線的な感応を生じる。
化として迅速かつほぼ直線的な感応を生じる。
別の現象は極めて湿度の高い状態（一般に90％
を超える相対湿度）で起こるいわゆる膨潤効果で
あつて、これにおいて水は有機重合体薄膜１３の
感湿材料のポケツト状空洞の中に閉じ込められ
る。この現象は前述の現象よりかなり遅く、かつ
高湿度測定時にセンサのクリープを生じさせる。
を超える相対湿度）で起こるいわゆる膨潤効果で
あつて、これにおいて水は有機重合体薄膜１３の
感湿材料のポケツト状空洞の中に閉じ込められ
る。この現象は前述の現象よりかなり遅く、かつ
高湿度測定時にセンサのクリープを生じさせる。
第１図に示すように、センサには適当な周波数
の測定電流ｅが供給され、この電流は湿度センサ
１０で測定される湿度の基礎をなす。前述した理
由により、特に高い湿度レベルにおいて、端子１
６で測定されるインピーダンスＺは鈍粋な容量で
なく、或る抵抗成分を有するので測定すべき容量
は M＝RO＋Ｉ／jωC （即ち、直列に接続された抵抗と容量）で表示さ
れる。ここで、ROは誘電重合体の損失抵抗であ
り、CMは測定されたインピーダンスの容量成分
である。高い温度レベルにおいて、上述した膨潤
効果は損失抵抗成分を増大させる。それ故、成分
ROの中に生じかつセンサを加熱する損失効果Ｗ
はI2ROに等しい（Ｗ＝I2RO）ここで、Ｉは定格測
定電流（二乗平均電流）である。
の測定電流ｅが供給され、この電流は湿度センサ
１０で測定される湿度の基礎をなす。前述した理
由により、特に高い湿度レベルにおいて、端子１
６で測定されるインピーダンスＺは鈍粋な容量で
なく、或る抵抗成分を有するので測定すべき容量
は M＝RO＋Ｉ／jωC （即ち、直列に接続された抵抗と容量）で表示さ
れる。ここで、ROは誘電重合体の損失抵抗であ
り、CMは測定されたインピーダンスの容量成分
である。高い温度レベルにおいて、上述した膨潤
効果は損失抵抗成分を増大させる。それ故、成分
ROの中に生じかつセンサを加熱する損失効果Ｗ
はI2ROに等しい（Ｗ＝I2RO）ここで、Ｉは定格測
定電流（二乗平均電流）である。
この発明によればセンサの加熱は、センサによ
つて吸収された有害な湿分を温度上昇と共に感湿
材料から迅速に離脱させる作用と、周囲空気より
若干温かいセンサが包囲空気を加温して境界表面
の空気の相対湿度センサの作動の点から見て有害
な高さまで上昇させないようにする作用とを有
し、或いはこれら両作用のいずれかを有すると考
えられる。
つて吸収された有害な湿分を温度上昇と共に感湿
材料から迅速に離脱させる作用と、周囲空気より
若干温かいセンサが包囲空気を加温して境界表面
の空気の相対湿度センサの作動の点から見て有害
な高さまで上昇させないようにする作用とを有
し、或いはこれら両作用のいずれかを有すると考
えられる。
第１図に示されるように、センサ１０の有機重
合体薄膜１３はセンサ自身に直接向けられる電流
Ｉによつて加温される。この電流Ｉはセンサ自身
の測定電流と同じものであり、測定される容量の
誘電材料（即ち、有機重合体薄膜１３）に損失を
生じさせる。第１図に示すように、前述の加温
は、実際上センサ１０の入力電圧Ｕを本発明から
見て適当なレベルまで上昇させることによつて遂
行される。本発明のこの実施例の利点として、こ
れは高湿度のときに大きく加温され（比較的高い
損失抵抗RO）、加熱を要しない低い湿度レベルの
ときに加温および損失の双方が低い。故に、本発
明による加温は、著しい誤差即ち湿度測定におけ
る補正の必要を生じない。
合体薄膜１３はセンサ自身に直接向けられる電流
Ｉによつて加温される。この電流Ｉはセンサ自身
の測定電流と同じものであり、測定される容量の
誘電材料（即ち、有機重合体薄膜１３）に損失を
生じさせる。第１図に示すように、前述の加温
は、実際上センサ１０の入力電圧Ｕを本発明から
見て適当なレベルまで上昇させることによつて遂
行される。本発明のこの実施例の利点として、こ
れは高湿度のときに大きく加温され（比較的高い
損失抵抗RO）、加熱を要しない低い湿度レベルの
ときに加温および損失の双方が低い。故に、本発
明による加温は、著しい誤差即ち湿度測定におけ
る補正の必要を生じない。
第１図に示した実施例において、誘電材料の温
度TSは有機重合体薄膜１３に連結配置された温
度センサ１５によつて測定されれ、この測定結果
は有機重合体薄膜１３の加温に対して適当に使用
される（導線18゜）。実際上、これは温度TSの関数
（これは経験に従つて選択される）として入力電
圧Ｕを調節することによつて行われる。
度TSは有機重合体薄膜１３に連結配置された温
度センサ１５によつて測定されれ、この測定結果
は有機重合体薄膜１３の加温に対して適当に使用
される（導線18゜）。実際上、これは温度TSの関数
（これは経験に従つて選択される）として入力電
圧Ｕを調節することによつて行われる。
第１図に示したように、周囲温度TOもセンサ
１７で測定され、この測定結果は測定装置２０へ
送られてセンサ１０の加温の調節に適当な方法で
使用される。第１図において、ブロツク２２は相
対湿度（RH）指示器をしめす。
１７で測定され、この測定結果は測定装置２０へ
送られてセンサ１０の加温の調節に適当な方法で
使用される。第１図において、ブロツク２２は相
対湿度（RH）指示器をしめす。
上述したように、湿度センサ自身によつて与え
られる湿度情報を、加熱エネルギの調節に使用で
きる。温度TSおよびTOによつて与えられる情報
も、例えば90％を越えるような高い相対湿度のと
きに測定結果を温度差ΔT＝TS−TOに比例する信
号で補正するよう温度を調節するために使用でき
る。
られる湿度情報を、加熱エネルギの調節に使用で
きる。温度TSおよびTOによつて与えられる情報
も、例えば90％を越えるような高い相対湿度のと
きに測定結果を温度差ΔT＝TS−TOに比例する信
号で補正するよう温度を調節するために使用でき
る。
或る用途では、実際の測定作業の間加熱を遮断
し、別の期間中にこの加熱をおこなつて水分子の
有害な定着を防止するのが有利である。
し、別の期間中にこの加熱をおこなつて水分子の
有害な定着を防止するのが有利である。
本発明は例示の目的で記載した上記の実施例の
みに限定されず、本発明の思想および範囲内にお
いて多くの設計変更が可能である。
みに限定されず、本発明の思想および範囲内にお
いて多くの設計変更が可能である。
（発明の効果）
本発明に係る温度補償の容量型湿度センサによ
ると、高い相対湿度の場合でも正確な湿度値が迅
速に測定可能となる。
ると、高い相対湿度の場合でも正確な湿度値が迅
速に測定可能となる。
第１図は本発明に係る温度補償の容量型湿度セ
ンサの１部をブロツク線図で示した線図、第２図
は第１図に示した実際の容量型湿度センサの−
線断面図である。 １０……湿度センサ、１１……ベース、１２…
…底部接触体、１３……有機重合体薄膜、１４…
…表面接触体、１５，１７……温度センサ、１６
……端子、１８，１９，２１……導線、２０……
測定装置、２２……指示器、TO……周囲温度、
TS……センサ温度。
ンサの１部をブロツク線図で示した線図、第２図
は第１図に示した実際の容量型湿度センサの−
線断面図である。 １０……湿度センサ、１１……ベース、１２…
…底部接触体、１３……有機重合体薄膜、１４…
…表面接触体、１５，１７……温度センサ、１６
……端子、１８，１９，２１……導線、２０……
測定装置、２２……指示器、TO……周囲温度、
TS……センサ温度。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ベース１１上の一対の底部接触体１２と、前
記底部接触体１２を被覆する有機重合体絶縁薄膜
１３と、前記有機重合体絶縁薄膜１３を被覆する
水蒸気透過性の表面接触体１４と、前記底部接触
体１２の各々に接触する測定装置２０とからなる
容量型湿度センサ１０において、 前記有機重合体絶縁薄膜１３に接触させてこの
有機重合体絶縁薄膜１３の温度TSを測定する温
度センサ１５を配置し、前記湿度センサ１０の外
部に周囲温度TOを測定する温度センサ１７を配
置し、前記各温度センサにより検出される有機重
合体絶縁薄膜１３の温度TSと周囲温度TOとの差
（TS−TO）に比例する信号により前記湿度センサ
１０を加熱する電流を測定電流として供給する手
段を前記測定装置２０に設けることを特徴とする
温度補償の容量型湿度センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI773680A FI58402C (fi) | 1977-12-02 | 1977-12-02 | Foerfarande foer nedsaettning av icke oenskvaerda egenskaper hos en elektrisk fuktighetsgivare |
| FI773680 | 1977-12-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6263852A JPS6263852A (ja) | 1987-03-20 |
| JPH0340334B2 true JPH0340334B2 (ja) | 1991-06-18 |
Family
ID=8511289
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14730878A Granted JPS5494090A (en) | 1977-12-02 | 1978-11-30 | Method of minimizing undesirable characteristics of humidity sensor |
| JP61165684A Granted JPS6263852A (ja) | 1977-12-02 | 1986-07-16 | 温度補償の容量型湿度センサ |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14730878A Granted JPS5494090A (en) | 1977-12-02 | 1978-11-30 | Method of minimizing undesirable characteristics of humidity sensor |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS5494090A (ja) |
| AU (1) | AU4203378A (ja) |
| BR (1) | BR7807935A (ja) |
| DE (1) | DE2851686C2 (ja) |
| FI (1) | FI58402C (ja) |
| FR (1) | FR2410821A1 (ja) |
| GB (1) | GB2011093A (ja) |
| IT (1) | IT1100442B (ja) |
| ZA (1) | ZA786573B (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI58403C (fi) * | 1979-03-29 | 1981-01-12 | Vaisala Oy | Regleranordning i fuktighetsgivare |
| JPS5667742A (en) * | 1979-10-26 | 1981-06-08 | Kaelle Eur Control | Apparatus for and method of separately providing conductivity* dielectric coefficient and measured value of water content of granular material |
| US4352059A (en) * | 1980-06-13 | 1982-09-28 | Massachusetts Institute Of Technology | Determination of moisture level in materials |
| DE3513065C1 (de) * | 1985-04-12 | 1986-01-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | Sonde zur hystereselosen Messung der relativen Feuchte der Luft |
| EP0317871A3 (de) * | 1987-11-24 | 1991-03-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Sensor zum Nachweis gasförmiger Stoffe |
| FI82554C (fi) * | 1988-11-02 | 1991-03-11 | Vaisala Oy | Kalibreringsfoerfarande foer maetning av den relativa halten av gas eller aonga. |
| FI95626C (fi) * | 1993-09-29 | 1996-02-26 | Vaisala Oy | Menetelmä ja järjestely kosteuden mittauksessa, etenkin radiosondeissa |
| FI99164C (fi) * | 1994-04-15 | 1997-10-10 | Vaisala Oy | Menetelmä kastepisteen tai kaasupitoisuuden mittaamiseksi sekä laitteisto jäätymisen ennakoimista varten |
| DE4426736C2 (de) * | 1994-07-28 | 1999-12-23 | Mannesmann Vdo Ag | Feuchtesensor für eine Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs |
| AT1469U1 (de) * | 1996-04-10 | 1997-05-26 | E & E Elektronik Gmbh | Verfahren zum ermitteln der absoluten luftfeuchtigkeit |
| DE19729697C1 (de) | 1997-07-11 | 1999-02-11 | Mannesmann Vdo Ag | Anordnung zum Bestimmen der relativen Luftfeuchte |
| DE19953195A1 (de) * | 1999-11-05 | 2001-05-23 | Preh Elektro Feinmechanik | Sensor zur Ermittlung von Feuchtigkeit und/oder Nässe, insbesondere in Bremssystemen von Nutzfahrzeugen |
| DE10019551A1 (de) * | 2000-04-20 | 2001-10-25 | Elk Ges Fuer Erstellung Layout | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der relativen Feuchte in Luft-/Gasgemischen |
| DE10051558C2 (de) * | 2000-10-18 | 2003-04-17 | Sitronic Elektrotech Ausruest | Sensoreinheit mit einem Luftfeuchte-Sensor und mit einem Lufttemperatur-Sensor |
| DE10141408B4 (de) * | 2001-08-23 | 2005-03-24 | Knick Elektronische Meßgeräte GmbH & Co. | Verfahren zur Bestimmung der Kalibrier-Intervallzeit von elektrochemischen Messsensoren |
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