JPS61128138A - 湿度センサ - Google Patents
湿度センサInfo
- Publication number
- JPS61128138A JPS61128138A JP59250006A JP25000684A JPS61128138A JP S61128138 A JPS61128138 A JP S61128138A JP 59250006 A JP59250006 A JP 59250006A JP 25000684 A JP25000684 A JP 25000684A JP S61128138 A JPS61128138 A JP S61128138A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oscillator
- humidity sensor
- humidity
- elements
- vibration element
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content
- G01N5/025—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content for determining moisture content
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02845—Humidity, wetness
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、湿度センサに関するものである・従来の技術
従来この種の湿度センサは、第５図に示すように、２個
のサーミスタ素子１．２と、２個の抵抗素子３．４とか
らなるブリッジ回路からなっていた。ブリッジ端子５．
６に直流電圧を印加し、電流を流し、サーミスタ素子１
．２をジュール熱により約１５０〜２００°Ｃ自己加熱
していた。このときサーミスタ１は乾燥空気中に密閉さ
れ、サーミスタ２は大気に触れるよう開孔部を有する容
器に封入されている。大気の熱伝達率は、水けの含有量
とともに大きくなる。このためサーミスタ２は、サーミ
スタ１に比べ放熱量か多くなり、より冷却されることに
なる。このためブリッジ回路の平衡がくずれ、ブリッジ
端子７．８間に電圧が発生する。この電圧を検知し、湿
度センサとしてｂた０ 発明が解決しようとする間堰点 しかしながら上記のような構成では、２つのサーミスタ
を用いブリッジ回路を組み、かつジュール熱による自己
加熱によりある一定の湿度に昇温して用いるため、２つ
のサーミスタ素子は広い温度範囲にわたって、湿度・抵
抗特性あるいは電圧・電流特性のよく揃ったものを選び
組み合わせて用いる必要があった。このため選別に多く
の工数がかかり、再現性が悪かった。
のサーミスタ素子１．２と、２個の抵抗素子３．４とか
らなるブリッジ回路からなっていた。ブリッジ端子５．
６に直流電圧を印加し、電流を流し、サーミスタ素子１
．２をジュール熱により約１５０〜２００°Ｃ自己加熱
していた。このときサーミスタ１は乾燥空気中に密閉さ
れ、サーミスタ２は大気に触れるよう開孔部を有する容
器に封入されている。大気の熱伝達率は、水けの含有量
とともに大きくなる。このためサーミスタ２は、サーミ
スタ１に比べ放熱量か多くなり、より冷却されることに
なる。このためブリッジ回路の平衡がくずれ、ブリッジ
端子７．８間に電圧が発生する。この電圧を検知し、湿
度センサとしてｂた０ 発明が解決しようとする間堰点 しかしながら上記のような構成では、２つのサーミスタ
を用いブリッジ回路を組み、かつジュール熱による自己
加熱によりある一定の湿度に昇温して用いるため、２つ
のサーミスタ素子は広い温度範囲にわたって、湿度・抵
抗特性あるいは電圧・電流特性のよく揃ったものを選び
組み合わせて用いる必要があった。このため選別に多く
の工数がかかり、再現性が悪かった。
また出力値が電圧値、すなわちアナログ値であるためマ
イコンなどに入力する場合にはＡ／Ｄコンバータが必要
であった。
イコンなどに入力する場合にはＡ／Ｄコンバータが必要
であった。
本発明はかかる従来の問題を解消するもので、選別の不
要な、再現性の良い、デジタル出力の湿度センサを提供
することを目的とする。
要な、再現性の良い、デジタル出力の湿度センサを提供
することを目的とする。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために、本発明の湿度センナは基
準発振器用振動素子と、湿度検知発振器用振動素子とを
備え、かつ前記２つの振動素子を、あらかじめ定められ
た温度に昇温するための加熱源を有するという構成から
なるものである。
準発振器用振動素子と、湿度検知発振器用振動素子とを
備え、かつ前記２つの振動素子を、あらかじめ定められ
た温度に昇温するための加熱源を有するという構成から
なるものである。
作 用
本発明は上記構成によって、例えば温度係数の大きなか
つよく揃った振動素子、例えば単結晶圧電材料、Ｌ １
Ｎｂｏｓ、水晶、Ｉ、 ｉ Ｔ ａｏ３、ＰｂＴｉ０：
＋などからなる振動素子を用いることにより、２つの振
動素子の選別は不要となる。
つよく揃った振動素子、例えば単結晶圧電材料、Ｌ １
Ｎｂｏｓ、水晶、Ｉ、 ｉ Ｔ ａｏ３、ＰｂＴｉ０：
＋などからなる振動素子を用いることにより、２つの振
動素子の選別は不要となる。
また、それぞれの振動素子からなる２つの発振器を構成
することにより、２つの振動素子の湿度バランスの差を
それぞれの発振器の発振周波数の差、すなわちデジタル
出力として取り出すことが出来、マイコンに直結するこ
とが出来る。
することにより、２つの振動素子の湿度バランスの差を
それぞれの発振器の発振周波数の差、すなわちデジタル
出力として取り出すことが出来、マイコンに直結するこ
とが出来る。
実施例
以下、本発明の実施例を添付図面に基ついて説明する＠
第言図は本発明に基づく湿度センサの断面図を示す。１
冨は基準発振器用振動素子で、Ｌ ｉ ＮｂＯ５単結晶
からなる弾性表面波素子を用いた。
第言図は本発明に基づく湿度センサの断面図を示す。１
冨は基準発振器用振動素子で、Ｌ ｉ ＮｂＯ５単結晶
からなる弾性表面波素子を用いた。
１２は湿度検知発振器用振動素子で同じ（Ｌ ＩＮｂｏ
ｘ単結晶からなる弾性表面波素子を用いた・それぞれの
素子は板厚０．２ｍｍ、長さ５ｍｍ５幅３ｍｍであった
。Ｌ １Ｎｂｏ３基板はＹ −ｃｕｔであり、弾性表面
波の伝搬方向はＺ方向とした。それぞれの素子１１．１
２けバクケージ基台１ａ上に接着した。基台は熱バラン
スを考慮して銅で構成した口１４は基台１３に設けられ
たｄ ２．５ ｍｍ ％深さ５ｍｍの凹部、１５は基台
１３に設けられた０２．５ｍｍの開孔部を示す。
ｘ単結晶からなる弾性表面波素子を用いた・それぞれの
素子は板厚０．２ｍｍ、長さ５ｍｍ５幅３ｍｍであった
。Ｌ １Ｎｂｏ３基板はＹ −ｃｕｔであり、弾性表面
波の伝搬方向はＺ方向とした。それぞれの素子１１．１
２けバクケージ基台１ａ上に接着した。基台は熱バラン
スを考慮して銅で構成した口１４は基台１３に設けられ
たｄ ２．５ ｍｍ ％深さ５ｍｍの凹部、１５は基台
１３に設けられた０２．５ｍｍの開孔部を示す。
１６はパッケージのキャップを示す。キャップ上には加
熱用ヒーター１７を設けた。キャップ１６け基台１ａに
接着されている。空隙１８及び凹部１４には乾燥空気と
封入した０空隙１８の空気は凹部１４あるいは開孔部１
５の空気と混合することはない。
熱用ヒーター１７を設けた。キャップ１６け基台１ａに
接着されている。空隙１８及び凹部１４には乾燥空気と
封入した０空隙１８の空気は凹部１４あるいは開孔部１
５の空気と混合することはない。
第２図は、第１図に示した湿度センナの回路図を示す。
１１．１２は第１図に示した弾性表面波素子であり、表
面にＡｌ蒸着膜からなる交差指型電極１９を有している
。２０は増幅器を示す０２１は混合回路を示す。２２．
２３ｆｉ出力端子を示す。このように結線することによ
り２つの発振器Δ、旦を構成する０△は基準用発振器、
旦は湿度検知用発振器となる。それぞれの発振器の発振
周波数は約１７４ＭＨ２であった。
面にＡｌ蒸着膜からなる交差指型電極１９を有している
。２０は増幅器を示す０２１は混合回路を示す。２２．
２３ｆｉ出力端子を示す。このように結線することによ
り２つの発振器Δ、旦を構成する０△は基準用発振器、
旦は湿度検知用発振器となる。それぞれの発振器の発振
周波数は約１７４ＭＨ２であった。
まず室温の乾燥空気中に第１図に示した湿度センナを放
置し、発振器Ｂの発振周波数／Ｂを増幅器２０の位相条
件を変えることにより調整し、出力端子２３から出力さ
れる周波Ｔｌ１−ｆｃ＝ｆＡ−ｆＢ）を１００ＫＨ２と
する。
置し、発振器Ｂの発振周波数／Ｂを増幅器２０の位相条
件を変えることにより調整し、出力端子２３から出力さ
れる周波Ｔｌ１−ｆｃ＝ｆＡ−ｆＢ）を１００ＫＨ２と
する。
次に基準用発振器Ａの発振周波数／Ａを出力端子２２よ
りモーターしながらヒータ１７に電流を流し加熱し、湿
度センナを昇温する。発振周波数ｆへの温度係数を利用
することにより、湿度センナの温度を知ることが出来る
。乾燥空気中における湿度センサの温度Ｔｓと発振周波
数ｆＡ、ｆとの関係を第３図に示す。出力端子２２の発
振層ｒＬ敗ｆＡは周囲温度により大幅に変化するが、出
力端子２ａの発振周波数は広い温度範囲、室＆Ｌ〜２０
０℃において、その変動は±０．５ＫＨ２以内であった
。これは周波数の温度係数のバラツキが非常に小さく選
別が不要であることを意味している。
りモーターしながらヒータ１７に電流を流し加熱し、湿
度センナを昇温する。発振周波数ｆへの温度係数を利用
することにより、湿度センナの温度を知ることが出来る
。乾燥空気中における湿度センサの温度Ｔｓと発振周波
数ｆＡ、ｆとの関係を第３図に示す。出力端子２２の発
振層ｒＬ敗ｆＡは周囲温度により大幅に変化するが、出
力端子２ａの発振周波数は広い温度範囲、室＆Ｌ〜２０
０℃において、その変動は±０．５ＫＨ２以内であった
。これは周波数の温度係数のバラツキが非常に小さく選
別が不要であることを意味している。
湿度センサの発振周波数ｆと湿度との関係を第４図に示
す。同図において、横軸は室温における相対湿度を、縦
軸は湿度センサをヒーター加熱により２００’Ｃに保持
したときの発振周波数ｆを示す０ 同図より、発振８波数ｆのオフセットを１００ＫＨｚと
すると、すなわちｆ−１００（ＫＨ２）か湿度に比例し
ていることがわかる口すなわち、湿度変化が周波政変化
、デジタル出力として得られたことを示している。
す。同図において、横軸は室温における相対湿度を、縦
軸は湿度センサをヒーター加熱により２００’Ｃに保持
したときの発振周波数ｆを示す０ 同図より、発振８波数ｆのオフセットを１００ＫＨｚと
すると、すなわちｆ−１００（ＫＨ２）か湿度に比例し
ていることがわかる口すなわち、湿度変化が周波政変化
、デジタル出力として得られたことを示している。
発明の効果
以上のように本発明の湿度センサによれば、すなわち単
結晶からなる振動素子を用いることにより、選別不要な
湿度センナを構成することが出来る。
結晶からなる振動素子を用いることにより、選別不要な
湿度センナを構成することが出来る。
また、倣動素子の温度バランスを発振周波数の差として
出力することにより、湿度変化を周波数というデジタル
量に変換することが出来る。
出力することにより、湿度変化を周波数というデジタル
量に変換することが出来る。
第１図は本発明の一実施例における湿度センナの断面図
、第２図は湿度センナの動作を説明するための回路図、
第３図、第４図は同温度センサの特性図、第５図は従来
の湿度センナの等価回路図である。 １．２・・・・・・サーミスク素子、３．４・・・・・
・抵抗、５．６．７．８・・・・・・端子、１１．１２
・・・・・・弾性表面波素子、１３・・・・・・パッケ
ージ基台、１６・・・・・・パッケージキャップ、１７
・・・・・・ヒーター、１９・・・・・・交差指型電極
、２０・・・・・・増幅器、２１・・・・・・混合器、
２２．２３・・・・・・出力端子。 ；−）； コ 図 ＃ ／２−−−一弾性表面仮素テ １３−−−−バツクージＡ（白 ／６−−−−パツクージキイツフ。 ｔ’ｔ−−−−ヒーター ＡＪ ／、５’／／、／２−−
−一痺性表面液素子 ｔｑ−−−−文兼詣を電極 ｚｏ−−−−ｎ’＋唱石、 ２／−−−一分し＋、溢、 ２２．２３−−−一山カ塙子 第３図 ０ ５０ １００ １ＳＯ２００２，！
；０湿度
、第２図は湿度センナの動作を説明するための回路図、
第３図、第４図は同温度センサの特性図、第５図は従来
の湿度センナの等価回路図である。 １．２・・・・・・サーミスク素子、３．４・・・・・
・抵抗、５．６．７．８・・・・・・端子、１１．１２
・・・・・・弾性表面波素子、１３・・・・・・パッケ
ージ基台、１６・・・・・・パッケージキャップ、１７
・・・・・・ヒーター、１９・・・・・・交差指型電極
、２０・・・・・・増幅器、２１・・・・・・混合器、
２２．２３・・・・・・出力端子。 ；−）； コ 図 ＃ ／２−−−一弾性表面仮素テ １３−−−−バツクージＡ（白 ／６−−−−パツクージキイツフ。 ｔ’ｔ−−−−ヒーター ＡＪ ／、５’／／、／２−−
−一痺性表面液素子 ｔｑ−−−−文兼詣を電極 ｚｏ−−−−ｎ’＋唱石、 ２／−−−一分し＋、溢、 ２２．２３−−−一山カ塙子 第３図 ０ ５０ １００ １ＳＯ２００２，！
；０湿度
Claims (3)
- （１）基準発振器用振動素子と、湿度検知発振器用振動
素子と、前記２つの素子を一定温度に加熱する加熱源と
からなる湿度センサ。 - （２）２つの素子は弾性表面波素子から構成された特許
請求の範囲第１項記載の湿度センサ。 - （３）基準発振器用振動素子は乾燥空気中に密閉された
構成とし、かつ湿度検知用振動素子は一主面を乾燥空気
に、他の主面を大気に曝す構成とした特許請求の範囲第
１項記載の湿度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59250006A JPH0640056B2 (ja) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | 湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59250006A JPH0640056B2 (ja) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | 湿度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61128138A true JPS61128138A (ja) | 1986-06-16 |
| JPH0640056B2 JPH0640056B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=17201442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59250006A Expired - Lifetime JPH0640056B2 (ja) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | 湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0640056B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6216455U (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-31 | ||
| JPH01102841U (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-11 | ||
| JPH04307351A (ja) * | 1991-04-04 | 1992-10-29 | Hitachi Ltd | 冷蔵庫 |
| US7565827B2 (en) * | 2004-01-27 | 2009-07-28 | H2Scan Corporation | Thin film gas sensor configuration |
| US8015872B2 (en) * | 2008-09-09 | 2011-09-13 | Honeywell International Inc. | Surface acoustic wave based humidity sensor apparatus with integrated signal conditioning |
-
1984
- 1984-11-27 JP JP59250006A patent/JPH0640056B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6216455U (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-31 | ||
| JPH0446202Y2 (ja) * | 1985-07-12 | 1992-10-29 | ||
| JPH01102841U (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-11 | ||
| JPH04307351A (ja) * | 1991-04-04 | 1992-10-29 | Hitachi Ltd | 冷蔵庫 |
| US7565827B2 (en) * | 2004-01-27 | 2009-07-28 | H2Scan Corporation | Thin film gas sensor configuration |
| US8015872B2 (en) * | 2008-09-09 | 2011-09-13 | Honeywell International Inc. | Surface acoustic wave based humidity sensor apparatus with integrated signal conditioning |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0640056B2 (ja) | 1994-05-25 |
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