JPH0781974B2 - セラミックス湿度センサ - Google Patents
セラミックス湿度センサInfo
- Publication number
- JPH0781974B2 JPH0781974B2 JP63122873A JP12287388A JPH0781974B2 JP H0781974 B2 JPH0781974 B2 JP H0781974B2 JP 63122873 A JP63122873 A JP 63122873A JP 12287388 A JP12287388 A JP 12287388A JP H0781974 B2 JPH0781974 B2 JP H0781974B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- substrate
- humidity sensor
- common electrode
- pzt
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は，湿度を検知するセラミックス湿度センサに関
するものである。
するものである。
＜従来の技術＞ 従来セラミックスを用いた湿度センサとしてはAl2O3,Zr
SiO4,MgAl2O2,MgCr2O4等の金属酸化物の多孔質体やLiCi
飽和溶液等の電解質塩，あるいはセルロースや親水性ポ
リマー，更に酸化亜鉛や酸化錫等の半導体が使用されて
いる。
SiO4,MgAl2O2,MgCr2O4等の金属酸化物の多孔質体やLiCi
飽和溶液等の電解質塩，あるいはセルロースや親水性ポ
リマー，更に酸化亜鉛や酸化錫等の半導体が使用されて
いる。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら，金属酸化物感湿体は，化学的，物理的に
優れているものの，絶縁性のものを用いている為，低湿
度領域においてインピーダンス値が非常に高く，通常の
方法では湿度測定が難しいという課題があり，酸化亜鉛
や酸化錫等の半導体についても全湿度領域におけるイン
ピーダンス特性は不十分であり，さらに，温度依存性や
水分以外のガス（CH4,CH3OH,CO2CO等）にも感度があり
誤差の原因となっていた。また，電解質塩，セルロー
ス，親水性ポリマー等の高分子を用いた容量式のものは
耐熱性に劣るという課題があった。
優れているものの，絶縁性のものを用いている為，低湿
度領域においてインピーダンス値が非常に高く，通常の
方法では湿度測定が難しいという課題があり，酸化亜鉛
や酸化錫等の半導体についても全湿度領域におけるイン
ピーダンス特性は不十分であり，さらに，温度依存性や
水分以外のガス（CH4,CH3OH,CO2CO等）にも感度があり
誤差の原因となっていた。また，電解質塩，セルロー
ス，親水性ポリマー等の高分子を用いた容量式のものは
耐熱性に劣るという課題があった。
本発明は上記従来技術の課題を解決するために成された
もので，湿度のみに選択的に感度を有するとともに同一
基板上に温度補償用の温度センサを具備した温度センサ
を提供することを目的とするものである。
もので，湿度のみに選択的に感度を有するとともに同一
基板上に温度補償用の温度センサを具備した温度センサ
を提供することを目的とするものである。
＜課題を解決するための手段＞ 上記従来技術の課題を解決する為の本発明の構成は，高
い誘電率を有する緻密なセラミックス基板と，前記基板
の一方の面の一部に形成された高い誘電率を有する多孔
質のセラミックス層と，前記多孔質セラミックス層の上
に形成されたメッシュ状の測定電極と，前記多孔質セラ
ミックス層が形成されていない部分に形成された参照電
極と，前記セラミックス基板の他方の面に形成された共
通電極と，前記測定電極と共通電極との間の静電容量お
よび前記参照電極と共通電極との間の静電容量を測定
し，その結果を演算する演算装置を具備したことを特徴
とするものである。
い誘電率を有する緻密なセラミックス基板と，前記基板
の一方の面の一部に形成された高い誘電率を有する多孔
質のセラミックス層と，前記多孔質セラミックス層の上
に形成されたメッシュ状の測定電極と，前記多孔質セラ
ミックス層が形成されていない部分に形成された参照電
極と，前記セラミックス基板の他方の面に形成された共
通電極と，前記測定電極と共通電極との間の静電容量お
よび前記参照電極と共通電極との間の静電容量を測定
し，その結果を演算する演算装置を具備したことを特徴
とするものである。
＜実施例＞ 以下，図面に基づいて本発明を説明する。第１図は本発
明の湿度センサの平面図（ａ）およびＡ（ａ）図のＡ−
Ａ断面図（ｂ），第２図は第１図イ部の拡大断面図であ
る。これらの図において,1は高い誘電率を有する緻密な
セラミックス基板（PZT−NiNb）,2は基板１の一方の面
の一部に形成された多孔質のセラミックス層（PZT）,4
は多孔質PZT層２の表面にメッシュ状に形成された測定
電極,5はPZT層の近傍に形成された参照電極,6はPZT層２
と参照電極５の周りにされらとは非接触の状態で形成さ
れたガード電極,3は基板１の他方の面に形成された共通
電極,10は測定電極2,参照電極５および共通電極間に交
流電圧を印加し，各電極間の容量を測定する演算装置
（ａ図では省略）である。
明の湿度センサの平面図（ａ）およびＡ（ａ）図のＡ−
Ａ断面図（ｂ），第２図は第１図イ部の拡大断面図であ
る。これらの図において,1は高い誘電率を有する緻密な
セラミックス基板（PZT−NiNb）,2は基板１の一方の面
の一部に形成された多孔質のセラミックス層（PZT）,4
は多孔質PZT層２の表面にメッシュ状に形成された測定
電極,5はPZT層の近傍に形成された参照電極,6はPZT層２
と参照電極５の周りにされらとは非接触の状態で形成さ
れたガード電極,3は基板１の他方の面に形成された共通
電極,10は測定電極2,参照電極５および共通電極間に交
流電圧を印加し，各電極間の容量を測定する演算装置
（ａ図では省略）である。
この湿度センサは 基板となるPZT−NiNbの一方の面の一部に参照電極
５とガード電極６を，他方の面に共通電極３を印刷によ
り形成し， PZTの一方の面にメッシュ状の測定電極４を印刷に
より形成し,PZT−NiNbに形成したガード電極の中にメッ
シュ電極が形成されていない側を接合して加圧圧着す
る。
５とガード電極６を，他方の面に共通電極３を印刷によ
り形成し， PZTの一方の面にメッシュ状の測定電極４を印刷に
より形成し,PZT−NiNbに形成したガード電極の中にメッ
シュ電極が形成されていない側を接合して加圧圧着す
る。
この後900〜1200℃で焼成するとPZT−NiNbは焼成温
度が低いので緻密になり,PZTは焼成温度が高いので多孔
質となる。
度が低いので緻密になり,PZTは焼成温度が高いので多孔
質となる。
上記構成の湿度センサによれば，第２図に示すように，
空気中の水分がそのときの湿度に応じて多孔質のPZT層
に吸着する。水分が吸着すると多孔質のPZT層の表面抵
抗が低下し実効的な電極面積が増加し，電極間距離が減
少する。その結果メッシュ電極と共通電極の間の静電容
量が変化（増加）する。この変化は吸着した水分に依存
するので静電容量の変化から湿度を測定することが出来
る（半導体セラミックスでは粒界にガスが吸着すると一
種のFETの様な形で導電率が変化するこのためCH4,CH3OH
等のガスが吸着すると抵抗が変化するが,PZTは絶縁体な
ので導電性を有する水分のみに反応する）。
空気中の水分がそのときの湿度に応じて多孔質のPZT層
に吸着する。水分が吸着すると多孔質のPZT層の表面抵
抗が低下し実効的な電極面積が増加し，電極間距離が減
少する。その結果メッシュ電極と共通電極の間の静電容
量が変化（増加）する。この変化は吸着した水分に依存
するので静電容量の変化から湿度を測定することが出来
る（半導体セラミックスでは粒界にガスが吸着すると一
種のFETの様な形で導電率が変化するこのためCH4,CH3OH
等のガスが吸着すると抵抗が変化するが,PZTは絶縁体な
ので導電性を有する水分のみに反応する）。
一方セラミックスの誘電率は大きな温度依存性も持って
いるので，温度変化があると静電容量の変化となり大き
な誤差となるが，この温度変化と出力の関係をあらかじ
め測定して演算装置10に記憶しておく。そして参照電極
５側で温度測定を行い，この測定結果で測定電極からの
値を演算装置により演算し，補正することにより正確な
湿度を知ることが出来る。
いるので，温度変化があると静電容量の変化となり大き
な誤差となるが，この温度変化と出力の関係をあらかじ
め測定して演算装置10に記憶しておく。そして参照電極
５側で温度測定を行い，この測定結果で測定電極からの
値を演算装置により演算し，補正することにより正確な
湿度を知ることが出来る。
＜発明の効果＞ 以上実施例とともに具体的に説明した様に本発明によれ
ば，高い誘電率を有する緻密なセラミクス基板と，前記
基板の一方の面の一部に形成さッれた高い誘電率を有す
る多孔質のセラミックス層と，前記多孔質セラミックス
層の上に形成されたメッシュ状の測定電極と，前記多孔
質セラミックス層が形成されていない部分に形成された
参照電極と，前記セラミックス基板の他方の面に形成さ
れた共通電極と，前記測定電極と共通電極との間の静電
容量および前記参照電極と共通電極との間の静電容量を
測定し，その結果を演算する演算装置を設けたので，湿
度のみに選択的に感度を有するとともに温度補償が可能
となり，精度の高い湿度センサを実現することが出来
る。
ば，高い誘電率を有する緻密なセラミクス基板と，前記
基板の一方の面の一部に形成さッれた高い誘電率を有す
る多孔質のセラミックス層と，前記多孔質セラミックス
層の上に形成されたメッシュ状の測定電極と，前記多孔
質セラミックス層が形成されていない部分に形成された
参照電極と，前記セラミックス基板の他方の面に形成さ
れた共通電極と，前記測定電極と共通電極との間の静電
容量および前記参照電極と共通電極との間の静電容量を
測定し，その結果を演算する演算装置を設けたので，湿
度のみに選択的に感度を有するとともに温度補償が可能
となり，精度の高い湿度センサを実現することが出来
る。
第１図は本発明の湿度センサの平面図（ａ）および
（ａ）図のＡ−Ａ断面図（ｂ），第２図は第１図イ部の
拡大断面図である。 １……緻密なセラミックス基板,2……多孔質層,3……共
通電極,4……測定電極,5……参照電極,6……ガード電
極,10……演算装置。
（ａ）図のＡ−Ａ断面図（ｂ），第２図は第１図イ部の
拡大断面図である。 １……緻密なセラミックス基板,2……多孔質層,3……共
通電極,4……測定電極,5……参照電極,6……ガード電
極,10……演算装置。
Claims (1)
- 【請求項１】高い誘電率を有する緻密なセラミックス基
板と，前記基板の一方の面の一部に形成された高い誘電
率を有する多孔質のセラミックス層と，前記多孔質セラ
ミックス層の上に形成されたメッシュ状の測定電極と，
前記多孔質セラミックス層が形成されていない部分に形
成された参照電極と，前記セラミックス基板の他方の面
に形成された共通電極と，前記測定電極と共通電極との
間の静電容量および前記参照電極と共通電極との間の静
電容量を測定し，その結果を演算する演算装置を具備し
たことを特徴とするセラミックス湿度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63122873A JPH0781974B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | セラミックス湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63122873A JPH0781974B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | セラミックス湿度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01292244A JPH01292244A (ja) | 1989-11-24 |
| JPH0781974B2 true JPH0781974B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=14846739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63122873A Expired - Lifetime JPH0781974B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | セラミックス湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0781974B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003028824A (ja) * | 2001-07-16 | 2003-01-29 | Denso Corp | 容量式湿度センサ |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5402075A (en) * | 1992-09-29 | 1995-03-28 | Prospects Corporation | Capacitive moisture sensor |
| JPH06180298A (ja) * | 1992-12-14 | 1994-06-28 | Kajima Corp | 含水率測定装置 |
| JP3784153B2 (ja) * | 1997-11-11 | 2006-06-07 | 株式会社大林組 | 含水率の計測方法 |
| JP2005201753A (ja) * | 2004-01-15 | 2005-07-28 | Kett Electric Laboratory | 水分検出ユニット及び水分測定装置 |
| JP4463653B2 (ja) * | 2004-05-10 | 2010-05-19 | 株式会社フジクラ | ハイブリッドセンサ |
| JP4455286B2 (ja) * | 2004-11-09 | 2010-04-21 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 静電容量式湿度センサ |
| JP4319970B2 (ja) * | 2004-11-22 | 2009-08-26 | 株式会社フジクラ | 静電容量式近接センサ |
| JP4386295B2 (ja) | 2007-04-20 | 2009-12-16 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 湿度センサ |
| JP6809930B2 (ja) * | 2017-02-10 | 2021-01-06 | 新日本無線株式会社 | 静電容量型湿度センサ |
-
1988
- 1988-05-19 JP JP63122873A patent/JPH0781974B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003028824A (ja) * | 2001-07-16 | 2003-01-29 | Denso Corp | 容量式湿度センサ |
| JP4501320B2 (ja) * | 2001-07-16 | 2010-07-14 | 株式会社デンソー | 容量式湿度センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01292244A (ja) | 1989-11-24 |
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