Термоэлектрический датчик влажности Советский патент 1992 года по МПК G01N27/12 

ел

С

Использование: измерительная техника, приборостроение. Термоэлектрический датчик влажности содержит полупроводниковый чувствительный элемент в виде контактных ветвей, образующих сухой и влажный, находящийся в контакте с пористым смачиваемым материалом, термометры, подсоединенные к измерительному прибору. Чувствительный элемент выполнен из монокристалла теллура игольчатой формы, к острию которого прижат пористый смачиваемый материал в виде бумажной полоски, а контактные ветви образованы приваркой к чувствительному элементу золотого микропровода. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к психрометрическим термоэлектрическим датчикам, измеряющим относительную влажность воздуха.

Известны психометрические датчики влажности, содержащие сухой и влажный термометры, измеряемая разность температур между которыми пропорциональна относительной влажности воздуха. В качестве термометров используют термопары, терморезисторы (в том числе полупроводниковые). Влажный термометр покрывают пористым материалом, питаемым водой в непрерывном либо в дозируемом режиме.

.Известны психометрические термоэлектрические датчики влажности, содержащие полупроводниковый чувствительный элемент, выполненный, например, в виде микромодуля, контактные ветви которого образуют сухой и влажный термометры, которые подключены к измерительной схеме или регистрирующему прибору. На поверхности мокрых спаев микромодуля расположен поддон из теплопроводного материала с размещенной в нем смачиваемой пластинкой.

Их недостатком является сравнительно большая инерционность - 12 - 35 с, при этом число полупроводниковых ветвей 64, размеры датчика 4,9 4,9 2,6 мм3.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Для достижения этой цели в термоэлектрическом датчике влажности, содержащем полупроводниковый чувствительный элемент, к которому подсоединены контактные ветви, образующие сухой и влажный термометры, подсоединенные к измерительному прибору, и пористый смачиваемый материал, находящийся в контакте с

S|

00

5

О

влажным термометром, согласно изобретению, чувствительный элемент выполнен из монокристалла теллура игольчатой формы, острие которого находится в контакте с пористым смачиваемым материалом.

На фиг.1 приведена схема термоэлектрического датчика влажности; на фиг.2 - его гра дуировочная характеристика.

ДатчикТсодержит чувствительный элемент t, контактные ветви 2, державку 3, ламельки 4; соединительные провода 5, измерительный прибор 6, пористый смачиваемый материал 7, увлажнитель 8.

Изобретение выполнено следующим образом. К чувствительному элементу 1, представляющему собой игольчатый монокристалл Те с концентрацией свободных носителей 1017см 3, выращенный методом химических транспортных реакций, со средними размерами 5,0- 0,20- 0,25 мм3, диаметром острия : 0,0,1 мм, созданы контактные ветви 2 приваркой золотого микропровода диаметром 0,01 -0,03мм. На диэлектрической державке 3 установлены ламельки 4, к которым подсоединены концы контактных ветвей 2. К ламелькам 3 подсоединены также провода 5, соединяющие чувствительный элемент 1 с измерительным прибором 6, в качестве которого использовали цифровой вольтметр 87-21 А. На де- ржавке 3 установлен также пористый смачиваемый материал 7 в виде полоски из фильтровальной бумаги, прижатой к острию чувствительного элемента 1. Смачивание полоски 7 осуществляют либо увлажните- лем 8, представляющим собой установленный баллончик с водой, либо специальным капельным дозатором.

Градуировку датчика проводили в испытательной камере температуры и влажно- сти Platlnous PR-3E фирмы Tabaf, в которой задавались относительная влажность 20 - 100% и температура 20 - 85°С. На фиг.2 приведена зависимость выходного сигнала датчика от относительной влажно-

сти воздуха f при температурах 20, 40 и 60°С, которым соответствуют кривые 9, 10, 11. При измерении необходимо предварительно определить температуру среды. Для этого используют термометры, либо пользуются частью чувствительного элемента 1, работающей в режиме терморезистора. Затем, по показаниям цифрового вольтметра б, используя график фиг.2 с соответствующей интерполяцией, определяют относительную влажность воздуха. Для удобства работы возможно построение психрометрических таблиц, либо использование аналитической зависимости вида:

f - f20°c +crAt %

где а - средний температурный коэффициент, для интервала температур 20 - 40°С9 составляющий 0.33%/°С, f20°c - относительная влажность при 20°С, At - отклонение температуры от 20°С. В этом случае используют только одну градуировочную кривую 9 фиг.2.

Датчик можно использовать для измерений в малых объемах, его инерционность не превышает 1 с. При измерениях в запыленных средах чувствительный элемент датчика защищают тонким слоем лака. Формула изобретения Термоэлектрический датчик влажности, содержащий полупроводниковый чувствительный элемент, к которому подсоединены контактные ветви, образующие сухой и влажный термометры, подсоединенные к измерительному прибору, и пористый смачиваемый материал, находящийся в контакте с влажным термометром, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, чувствительный элемент выполнен из монокристалла теллура игольчатой формы, острие которого находится в контакте с пористым смачиваемым материалом.

сриг.1