Первичный преобразователь гигрометра точки росы Советский патент 1989 года по МПК G01N25/66 

1

(21)4087745/31-25

(22)10.07.86

(46) 07.07.89. Бюл. № 25

(71)Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции

(72)Л.П.Лубянов, А.Н.Небосенко, Ц.Л.Небосе нко, В.С.Скрынский, И.И.Хар- ченко и В.О.Дулько

(53)543.274(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР № 1099266, кл. G 01 N 27/02, 1984. Разработка измерительного электротеплового преобразователя влажности и температу.ры воздуха на основе групповой тонкопленочной технологии: Отчет. Киевский политехнический институт, (с гос. per. 01850082646,

17.03.86, с. 187.

(54)ПЕРВИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ГИГРОМЕТРА ТОЧКИ РОСЫ

(57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования при изготовлении первичных преобразователей гигрометров точки росы для метеорологии и ряда отраслей народного хозяйства. Цель изобретения - упрощение технологии изготовления, повышение надежности и точности преобразования влажности в температуру. Первичный преобразователь содержит две сдвинутые относительно одна другой на ширину контактных площадок диэлектрические подложки (П). П разделены межэлектродным промежутком. На внутреннюю сторону П напылены электроды, а на внешнюю - термометр сопротивления и нагревательный элемент. Между П расположена и-образная вставка, заполненная на 0,3-0,6 ее объема влагочувствитель ным веществом. I ил.

(Л

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования при изготовлении первичных преобразователей гигрометров точки росы для метеорологии и ряда отраслей народного хозяйства. Цель изобретения - упрощение технологии изготовления, надежности и повышение точности преобразования влажности в температуру. Первичный преобразователь содержит две сдвинутые относительно друг друга на ширину контактных площадок диэлектрические подложки (П). П разделены межэлектродным промежутком. На внутреннюю сторону П напылены электроды, а на внешнюю - термометр сопротивления и нагревательный элемент. Между П расположена V-образная вставка, заполненная на 0,3-0,6 ее объема влагочувствительным веществом. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и в сочетании с вторичным преобразователем может быть использовано для измерения точки росы в метеорологии и ряде отраслей народного хозяйства, например в сельском хозяйстве и медицине.

Целью изобретения является повышение надежности и увеличение точности первичного преобразователя гигрометра точки росы.

На чертеже изображен первичный преобразователь (IIIlJ гигрометра точки росы, общий вид.

Преобразователь содержит две высокотеплопроводные диэлектрические

подложки I. На внешней стороне каждой подложки методом вакуумного напыления нанесены тонкопленочные металлические термометр 2 сопротивления с контактными площадками 3 и нагревательный элемент 4 с контактными - площадками 5, а на другой стороне подложки 1 - увеличительный элемент в виде тонкопленочных коррозионно-стойких электродов 6 с контактными площадками 7. Каждая подложка с одной стороны металлизирована, и слой металлизации является электродом 6. Две идентичные подложки 1 размещены так, что электроды 6 ( металлизированные поверхности подложек) обращены друг

к другу, а подложки 1 смещены в продольном направлении относительно одна другой на ширину контактньк площадок 7. Заподлицо между подложками и контактными площадками 7 размещена и-образная диэлектрическая вставка 8 Полученная структура плотно сжата любым известным способом и герметизирована, например нетеплопроводным и неэлектропроводным герметикой так, чтобы герметик не попал в сформированный межэлектродный промежуток 9.

8межэлектродный щелевой промежуток

9ввeдe o влагочувствительное вещест во ВЧВ) 10 на основе электролитической соли в количестве 0,3-0,6 его объема. Глубина межэлектродного промежутка равна 2-5 толщин диэлектрической вставки 8,

Пример, Первичный преобразова-. тель гигрометра точки росы вьшолнен в виде преобразователя,в котором высокотеплопроводные негигроскопические диэлектрические подложки, например поли- коровые, толщиной 0,5 мм подготовлены к напьшению стандартным способом, используемым в микроэлектронике, и на них методом вакуумного напыления с одной стороны нанесены термометр со- противления и нагревательный элемент с поверхностным сопротивлением 0,3 Ом/кВ из никеля. Размеры и конфигурация нагревательного элемента и термометра сопротивления выбраны исходя из требуемых мощности рассеяния и сопротивления соответственно. На них напьтены контактные площадки толщиной 0,А-0,5 мкм из никеля. Методом фотолитографии созданы соответствую- щие фотощаблонам топологии сопротивления и нагревательного элемента. Затем выполнено напыление электродом из титана в атмосфере азота на всю поверхность другой стороны подложки и получено металлизированное покрытие из нитрида титана с поверхностным сопротивлением 1-2 Ом/кБ, тонкопленочные электроды из нитрида титан подобны электродам из металлов плати новой группы - не растворяются электролитически и значительно превосходят по стойкости серебряные электро- дьи На полученные электроды напылены контактные площадки толщиной 5 мкм из Cr-Cu, По известной технологии изготовлена диэлектрическая вставка и-образной формы, например, из лавса Иовой пленки толщиной 20 мкм с глу

0

0

5

5

Q Q

5

45

50

55

биной 60 мкм. Две .идентичные подложки размещены одна относительно другой со стороны электродов, сдвинуты по длине на ширину контактных площадок, равнукз 1,5 мкм. Лавсановая пленка размещена между подложками и контактными площадками так, чтобы диэлектрическая вставка не выступала за пределы размеров подложек. Полу ченная структура плотно сжата струбцинами, а затем герметизирована гер- метиком таким образом, чтобы герметик не попал в сформированный меж- электродный промежуток, В межэлектродный промежуток введен раствор (насьщенный) хлорида лития плотностью (1,1-1,2) кГ/м и объемом З Ю мм. В качестве ВЧВ выбран насыщенный раствор хлорида лития, так как LiCl исключительно стабилен и слабо подвергается действию агрессивных примесей в воздухе.

Первичный преобразователь работает следующим образом.

В oicHOBe действия гигрометра точки росы лежит принцип автоматического поиска и поддержания температуры трехфазного равновесия .(кристаллы электролитической соли - раствор - пары воды) ВЧВ 10 на основе электрической соли, т.е. температуры, при которой давление пара над насыщенным раствором соли поднимается до значения давления пара в окружающем воздухе. Нагрев ВЧВ 10, которое введено в щелевой межэлектродный промежуток 9 и находится в надежном электрическом контакте с электродами 6, подключенными к устройству, регистрирующему изменение сопротивления соли, осуществляется за счет теплопередачи от нагревательного элемента 4. После завершения переходного процесса нагрева устанавливается динамическое равновесие между количеством сорбируемой и испаряемой с поверхности ВЧВ 10 влаги. Этому равновесию соответствуют определенное сопротивление соли и равновесная температура (температура точки росы), которая регистрируется с помощью термометра 2 сопротивления и преобразуется в соответствующий выходной сигнал, по которому с помощью характеристики преобразования определяют влажность окружающего воздуха, Формулаизобретения

Первичный преобразователь гигрометра точки росы, содержащий тонкопленочные металлические термометр сопротивления и нагревательный элемент, на нанесенные на внешнюю поверхность высокотеплопроводной диэлектрической подложки, чувствительный элемент в виде снабженных контактными площадками, тонкопленочных коррозионно- стойких металлических электродов, нанесенных на другую сторону подложки, щелевой межэлектродиый промежуток, заполненный влагочувствительным веществом на основе электролитической соли, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения точности первичного преобразователя гигрометра точки росы, щелевой межэлектродный промежуток образован смещенными в продольном направлении относительно одна другой на ширину контактных площадок идентичными подложками, между которыми расположена U-образная диэлектрическая вставка, глубина межэлектродного промежутка равна 2-5 толщин этой вставки и он заполнен влагочувствительным веществом в количестве 0,3-0,6 его объема, каждая подложка со стороны диэлектрической вставки металлизирована, слои металлизаци являются электродами.