Способ изготовления сорбционного электрического датчика влажности газов Советский патент 1992 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к влагометрии газов, и может быть применено в различных отраслях промышленности и научных исследованиях, в том числе вметеорологии, медицине, горной теплофизике, в сельском хозяйстве и т.п.

Известен датчик сорбционного типа, основанный на применении гигроскопического тела, свойства которого изменяются в функции количества поглощенной влаги. Способ изготовления такого датчика состоит в том, что на подложку с электродами наносят раствор органического влагочувствительного вещества с последующей сушкой.

Способу изготовления таких датчиков присуща недостаточно высокая стабильность и повторяемость характеристик датчика, изменяющихся при эксплуатации и хранении. При этом погрешность измерений может составить до 25% в год. Так как формирование гигроскопичной пленки происходит при вращении подложки, т.е. в силовом поле, направленном по касательной

к ее поверхности, то при этом ухудшается адгезионное сцепление пленки влагочувствительного вещества с поверхностью подложки и электродов, что отрицательно сказывается на механических и, как следствие этого, электрических свойствах датчиков. Таким образом, использование данного способа не позволяет добиться высокого качества его изготовления.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ изготовления сорбционного электрического датчика влажности газов, заключающийся в нанесении на подложку раствора органического влагочувствительного вещества диспергированием его в поле коренного разряда, нахождении после сушки зависимости межэлектродного сопротивления от влажности и в случае отклонения крутизны полученной характеристики от заданной.до- ведении ее до необходимого значения путем изменения напряжения коронного разряда и (или) вязкости диспергируемого раствора.

(Л

С

ю XI о

00

Недостаточная надежность известного способа изготовления сорбционного электрического датчика заключается в том, что адгезионное сцепление влагочувствитель- ной пленки с поверхностью подложки и электродов будет недостаточно механически прочным и стабильным в течение времени эксплуатации датчика.

Это обусловлено тем, что в процессе изготовления датчика температура его подложки, электродов, раствора влагочувстои- тельного вещества и окружающего воздуха (с непостоянным значением относительной влажности) будут отличаться друг от друга, что в совокупности с различием теплопроводности электродов и подложки в процессе эксплуатации приводит к отслаиванию пленки в местах перехода электроды-под- ложка.

Целью изобретения является повышение стабильности и повторяемости характеристик изготавливаемых датчиков за счет улучшения адгезионных свойств пленки с подложкой и электрического контакта пленки с электродами.

Сущность изобретения заключается в том, что перед формированием влагочувстви- тельного вещества из органических растворов диспергированием в поле коронного разряда, на диэлектрическую подложку из полиамидной пленки наносят слой из реагента с эпоксидными смолами для улучшения адгезионных свойств влагочувствительного вещества к подложке, а металлические электроды устанавливают поверх сформированного слоя из влагочувствительного вещества.

На чертеже представлено схематическое изображение конструкции сорбционного электрического датчика влажности газов, изготовленного по предлагаемому способу. Датчик состоит из диэлектрической подложки 1 из- полиамидной пленки, нанесенного слоя 2 из реагента с эпоксидными группами с устройством углубления под электроды, сформированного в поле коренного разряда слоя 3 из влагочувствительного вещества: металлических проволочных электродов 4, установленных в углублении.

Способ изготовления сорбционного электрического датчика влажности газов реализуется следующим образом. На поверхность пластины (на фигуре не показана) толщиной 1,2 мкм, с помощью прижимных скоб закрепляют подложку из полиамидной пленки толщиной 80 мкм. На поверхность полиамидной пленки наносят слой реагента с эпоксидными группами, водопоглощение которого в течение длительного времени остается меньше 0,05%. Толщина слоя составляет 80-100 мкм. Поверхность клеящего подслоя после сушки скрайбируют на половину его толщины специальными резцами с трапецеидальной головкой. После проведения этих операций на поверхность клеящего подслоя, находящегося при температуре 80-100°С, наносят влагочувствительное вещество в поле коронного разряда с последу- ющим охлаждением структуры до

температуры 5-15°С. Поверх образовавшейся пленки из влагочувствительного вещества устанавливают электроды из палладиево-серебряного сплава, диаметр электродов 100 мкм, зазор между электродами - 600 мкм. Затем осуществляют тарировку датчика и определяют характеристики его сопротивления R от относительной влажности воздуха, т.е. R %) t при фиксированных температурах. Описанные операции повторяются до тех пор, пока не получают требуемые параметры характеристики R %)lt и физико-механические свойства, определяющие стабильность электрофизических параметров изготавливаемого датчика и его метрологию.

При использовании предлагаемого способа изготовления сорбционных датчиков влажности по сравнению с известным повышается стабильность характеристик датчиков за счет улучшения адгезионных свойств пленки В В с подложкой и электрического контакта пленки с электродами, что позволяет уменьшить погрешность измерения влажности в 2-3 раза.

Кроме того, в партиях из 30 штук датчиков, изготовленных согласно предлагаемому способу, зона разброса выходного информативного параметра соответствует не более 2% относительной влажности, а у

датчиков, изготовленных по известному способу - зона разброса 7-8%. Датчики, изготовленные по предлагаемому способу, в течение б месяцев их эксплуатации при разных температурно-влажностных условиях сохраняли стабильность характеристики R f(p).

Предлагаемое изобретение позволяет улучшить характеристики датчиков. Такие датчики найдут широкое применение в технологических процессах и научных исследованиях благодаря тому, что обеспечивают измерение влажности в широком диапазоне, имеют малую себестоимость и просты в эксплуатации.

Формула изобретения

Способ изготовления сорбционного электрического датчика влажности газов, заключающийся в последовательном нанесении на диэлектрическую подложку электродов и слоя из раствора органического влагочувствительного вещества путем диспергирования его в поле коренного разряда между высоковольтным и заземленным электродами с последующей его сушкой, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и повторяемости характеристик изготавливаемых

датчиков за счет адгезионных свойств полимерного слоя с подложкой, перед коронным разрядом на поверхность подложки наносят слой из реагента с эпоксидными группами, а электроды устанавливают поверх сформированного слоя из влагочувствительного вещества.

Использование: приборостроение, технология изготовления сорбционных электрических датчиков влажности газов. Сущность изобретения: между диэлектрической подложкой и влагочувствительным полимерным веществом наносят слой из реагентов с эпоксидными группами для улучшения адгезионных свойств влагочувствительного вещества, а электроды устанавливают поверх влагочув ствительного вещества. 1 ил.