Способ изготовления датчиков влажности Советский патент 1982 года по МПК G01N25/56 

I

Изобретение относится к влагометрии и предназначено для использова- . ния в приборостроении при создании средств контроля, измерения и регулирования относительной влажности газообразных сред.

Известен способ изготовления датчика влажности воздуха, по которому рабочий элемент датчика изготовляют путем образования на нитевидной подложке из полимерного материала гигроскопической поверхности, причем, с целью получения устойчивой к воздействию конденсата гигроскопической поверхйости, нить покрывают смесью анионообменного и катионообменного полимера, свежесформированную нить насыщают гигроскопической солью и промывают в воде для удаления сопи, свободной от ионных -связей 0.

Такой способ не обеспечивает стабильности градуировочных характеристик датчиков, потому что образованный таким образом влагочувствительный

СЛОЙ (нить) подвержен эффекту старения. Кроме того, датчики, изготовленные из влагочувствительных нитей, имеют большую инерционность и высокое электрическое сопротивление, особенно при низких значениях относительной влажности, измерение которого осложнено техническими трудностями.

Из известных способрв наиболее близким к предлагаемому является

10 способ изготовления датчиков влажности, заключающийся в нанесении на поверхность подложки из твердого диэлектрика гигроскопического слоя электролита, состоящего из раствора

15 электролитической соли, например хлористого лития, и связующего пленкообразующего вещества в виде сополимера винилового спирта с винилацётатом, и последующей подсушке слоя 23.

Известный способ изготовления датчика влажности не обеспечивает долго13ременной стабильности градуировочной характеристики датчика, а также способности датчика сохранять работоспособность при температуре окружающей воздушной среды выше -и при влажности, близкой к насыщению водяным паром. Цель изобретения - повышение стабильности градуировочной характеристики, термостойкости и влагостойкости датчика влажности воздушной (гйзовой) среды. Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления датчиков влажности, заключающемся в нан еении на поверхность подложки из твердого диэлектрика гигроскопического слоя электролита, состоящего из раствора электролитической соли, например хлористого лития, и связующего пленкообразующего вещества в виде сополимера винилового спирта с винилацетатом и последующей подсуш ке слоя, датчик подвергают термическому воздействию при температуре ниже температуры разложения пленкообразователя до создания устойчивой структуры гигроскопического слоя, при этом в качестве сополимера винилового спирта с винилацетатом исполь зуют экстрагированный сополимер вини лового спирта с винилацетатом, полученный на основе поливинилац ата, заполимеризованного до неполной степени конверсии, Пример. На подложку из ситал ла с золотыми тонкопленочными электродами гребенкообразной формы, нанесенными на ее рабочую поверхность методом вжигания, наносят гигроскопический (влагочувствительный) слой, например, методом окунания подложки в поливочный раствор. В качестве пленкообразующего вещества в поливочном растворе для образования гигроскопического слоя используют сополимер винилового спир та с винилацетатом с содержанием звеньев винилацетата мае./,, золы не более 0,3 мас,, конверсия исходного поливинилацетата не более 70, Сополимер винилового спирта растворяют в смеси воды с этиловым спиртом (1:10 - 5:10) при кипячении с обратным холодильником в течение k-x часов. Количество сополимера в водно-спиртовом растворе регулируют в зависимости от требуемых характеристик датчика, например, для обеспечения инерционности датчика с э в постоянной времени 10-20 с используют раствор, В приготовленный таким образом раствор сополимера вводят хлористый литий. Концентрацию хлористого лития регулируют в зависимости от требуемой градуировочной характеристики датчика. Нанесение гигроскопического слоя окунанием производят в рабочем объеме климатической камеры с регулируемым температурно-влажностным режимом воздушной среды. Подложку погружают в поливочный раствор, а в камере устанавливают температуру воздушной среды 20-25°С и относительную влажность 0-50. При установившейся температуре раствора подложку извлекают из раствор а со скоростью О, мм/с. Скорость извлечения регулируют в зависимости от требований характеристики датчика (инерционность, электрическое сопротивление). Извлеченный из раствора датчик подсушивают в той же воздушной среде камеры в течение 20-30 мин и градуиг руют, Подсушенный датчик подвергают термическому воздействию. Для этого датчик помещают в воздушную среду термокамеры (сушильный шкаф) и повышают температуру до 120-130С. При установившейся температуре датчик выдерживают в течение 1,5-2 ч и после произвольного остывания проверяют градуировочную характеристику. Результаты пятилетнего испытания партии датчиков, изготовленнь1х предлагаемым способом, показывают, что датчик обладает долговременной стабильностью градуировочных характеристик (за время испытаний характеристика не изменилась), высокой термостойкостью (датчик работоспособен при температурах,включая 120 С), повышенной влагостойкостью, малой инерционностью (постоянная времени датчика 3-5 с). Гигроскопический слой датчика обладает повышенной механической прочностью и хорошей адгезией к подложке. На базе серийного сигнализатора влажности изготовлены три экспериментальных образца сигнализаторов (регуляторов) влажности, в которых применены экспериментальные образцы датчиков, изготовленных предлагаемым способом. В результате лабораторных испытаний этих сигнализаторов установлено, что они отличаются более высокой надежностью, долговременной устойчивостью (стабильностью} градуиро ки, высокой термостойкостъю и быстро действием, а также повышенной влагостойкостью датчиков. Формула изобретения Способ изготовления датчиков влаж ности, заключающийся в нанесении на поверхность подложки из твердого диэлектрика гигроскопического слоя электролита, состоящего из раствора электролитической соли, например хлористого лития, и связующего пленкообразующего вещества в виде сополи мера винилового спирта с винилацетатом, и последующей подсушке слоя, отличающийся тем, что с целью повышения стабильности градуировочной характеристики, термостойкости и влагостойкости его, после подсушивания датчик подвергают термическому воздействию при температуре ниже температуры разложения плен кообразователя до создания устойчивой микроструктуры гигроскопического слоя, при этом в качестве сополимера винилового спирта с винилацетатом используют экстрагированный сополимер винилового спирта с винилацетатом, полученный на основе поливинилацетата, заполимеризованного до неполной степени конверсии. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельствоСССР № 3.1.605, кл. G OKN 25/56, 1971. i. Берлинер М.А. Измерение влажности. М., Энергия, 1973, c.26i267 (прототип).