JPH0151771B2 - - Google Patents

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JPH0151771B2
JPH0151771B2 JP53147308A JP14730878A JPH0151771B2 JP H0151771 B2 JPH0151771 B2 JP H0151771B2 JP 53147308 A JP53147308 A JP 53147308A JP 14730878 A JP14730878 A JP 14730878A JP H0151771 B2 JPH0151771 B2 JP H0151771B2
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JP
Japan
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humidity
sensor
sensitive material
humidity sensor
temperature
Prior art date
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JP53147308A
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English (en)
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JPS5494090A (en
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Anchikainen Beiyo
Yaraba Yoko
Sarasumaa Eeroo
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Vaisala Oy
Original Assignee
Vaisala Oy
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Publication date
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Publication of JPS5494090A publication Critical patent/JPS5494090A/ja
Publication of JPH0151771B2 publication Critical patent/JPH0151771B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/223Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
    • G01N27/225Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity by using hygroscopic materials

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、インピーダンスの変化に基いて作
動する電気的湿度センサ、特に感湿材料を有機重
合体で形成した容量型湿度センサの望ましくない
特性を最小限にする方法に関する。
インピーダンスの変化が、測定すべき湿度に比
例するようになつている電気検出系を備えた、い
くつかの湿度センサが知られている。この種の湿
度センサは、例えば米国特許第3168829号明細書、
米国特許第3350941号明細書およびフインランド
国特許第48229号明細書にそれぞれ記載されてい
る。
フインランド国特許第48229号明細書に記載さ
れている容量型湿度センサでは、誘電体材料が重
合体膜からなり、その誘電係数が重合体膜に吸収
された水の量の関数である。これら湿度センサお
よびインピーダンスの変化に基く別の湿度センサ
では、特に高い湿度を測定するときには望ましく
ない現象が存在する。この現象は、例えば種々の
要因から生じるセンサの緩いクリープである。こ
の場合に問題となるのは、一般に可逆現象であ
る。
そこで、本発明の目的は、センサの応答性を増
大させることによつて、前述した現象の抑制を改
善し、かつ特に例えば90%を越えるような高い相
対湿度を測定する際の測定精度を向上させること
にある。
前記目的を達成するため、この発明は、湿度セ
ンサの感湿材料を少くとも高い相対湿度のときに
周囲温度をより高い温度に加熱することを主たる
特徴とする。
以下、本発明の実施例として、有機重合体と感
湿材料とする容量型湿度センサを図示した添付図
面を参照しながら詳述する。
第1図および第2図に示す湿度センサそれ自体
は、フインランド国特許出願第48229号明細書に
記載されたものである。湿度センサ10はガラス
のような不活性材料で製作された基板11上に支
持される。基板11上には、薄膜技術で知られて
いる方法により作成された金属メツキ底部接触体
12が存在し、この底部接触体12上には接続導
線21が参照符号16で示す端子部においてろう
付けされる。そして、容量は、第1図にブロツク
20,22で示された装置によつて検出され、測
定されかつ表示される。
湿度センサ10の活性材料すなわち感湿材料
は、10μm程度の厚さの重合体薄膜13である。
この重合体薄膜13上には、底部接触体12にい
ずれにも電気的に接触しない水蒸気を透過する薄
い表面接触体14が真空蒸着またはスパツタリン
グにより被着され、あるいは化学的に作成され
る。測定される容量CMは、dおよびe(第2図)
の区域における底部接触体12と表面接触体14
との間に形成される2つの容量を直列接続したも
のから形成される。
水分子が重合体薄膜13からなる感湿材料に吸
収されると、水の定着が2つの相異なる現象によ
つて起る。1つの定着は、分子レベルで起り、容
量CMの変化として迅速かつほぼ直線的な感応を
生じる。別の現象は、極めて湿度の高い状態(一
般に90%を越える相対湿度)で起るいわゆる膨潤
効果であつて、これにより水は重合体薄膜13か
らなる感湿材料のポケツト状空洞の中に閉じ込め
られる。この現象は、前述の現象よりかなり遅
く、かつ高湿度測定時にセンサのクリープを生じ
させる。別の結果は、センサ容量のQ値(力率)
の悪化であり、これは後述するように、前述の望
ましくない現象の影境を削減するために、この発
明の実施例において積極的に利用される。
第1図に示すように、湿度センサ10には適当
な周波数の測定電流eが供給され、この電流は湿
度センサ10で測定される湿度の基礎をなす。前
述した理由により、特に高い湿度レベルにおい
て、端子部16で測定されるインピーダンスZM
は純粋な容量ではなく、ある抵抗成分を有するの
で、測定すべき容量は M=R0+1/jωC (すなわち、直列に接続された抵抗と容量)で表
示される。ここで、R0は誘電体としての重合体
薄膜13の損失抵抗成分であり、CMは測定され
たインピーダンスの容量成分である。高い湿度レ
ベルにおいて、前述した膨潤効果は損失抵抗成分
ROを増大させる。従つて、損失抵抗成分ROの中
に生じかつ湿度センサ10を加熱する損失効果W
は、I2ROに等しい(W=I2RO)。ここで、Iは定
格測定電流(自乗平均電流)である。
この発明によれば、湿度センサ10の加熱は、
湿度センサ10によつて吸収された有害な湿分を
温度上昇と共に感湿材料から迅速に離脱させる作
用と、周囲空気より若干温かい湿度センサ10が
周囲空気を加温して境界表面の空気の相対湿度を
湿度センサ10の動作点からみて有害な高さまで
上昇させないようにする作用とを有し、あるいは
これら両作用のいずれかを有すると考えられる。
第1図に示されるように、湿度センサ10の重
合体薄膜13で形成された絶縁層(感湿材料)
は、湿度センサ10自体に直接加えられる電流I
によつて加温される。この電流Iは、センサ自体
の測定電流と同じであり、測定される容量の誘電
体(感湿材料)に損失を生じさせる。第1図に示
すように、前述の感湿材料に対する加温は、実際
上湿度センサ10の入力電圧Uを、適当なレベル
まで上昇させることによつて遂行される。本発明
のこの実施例の利点は、湿度センサ10が自己制
御式であることである。すなわち、この自己制御
式とは、高湿度のときに大きく加温され(比較的
高い損失抵抗ROとなる)、加熱を要しない低い湿
度レベルのときに加温が低くなる(損失抵抗RO
も低くなる)ことである。従つて、この発明によ
る加温は、著しい誤差すなわち湿度測定における
補正の必要を生じない。
第1図に示した実施例において、誘電体(感湿
材料)の温度TSは、絶縁層(感湿材料)に連結
配置された温度センサ15によつて測定され、こ
の測定結果は導線18を介して取り出し、絶縁層
(感湿材料)の加温に対して適宜使用される。実
際上、前記温度センサ15による測定結果は、温
度TSの関数(これは経験に従つて選択される)
として、入力電圧Uを調節することによつて温度
制御を行う。
第1図に示したように、周囲温度TOも温度セ
ンサ17で測定され、この測定結果は導線19を
介して測定装置20へ送られて湿度センサ10の
加温の調節に対し、適当な方法で使用される。な
お、第1図において、ブロツク22は相対湿度
(RH)指示器を示す。
前述したように、本発明方法によれば、湿度セ
ンサ10自体によつて与えられる湿度情報を、加
熱エネルギの調節に使用できる。また、誘電体
(感湿材料)の温度TSおよび周囲温度TOとして得
られる情報も、例えば90%を越えるような高い相
対湿度のときに、測定結果を温度差△T=TS
TOに比例する信号で補正するよう温度を調節す
るために使用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施する装置の一部をブ
ロツク線図で示した線図、第2図は第1図に示し
た実際の温度センサの−線断面図である。 10……湿度センサ、11……基板、12……
底部接触体、13……重合体薄膜、14……表面
接触体、15……温度センサ、16……端子部、
17……温度センサ、18……導線、19……導
線、20……測定装置、21……接続導線、22
……相対湿度表示器。
【特許請求の範囲】
1 空燃比によつて抵抗変化を生ずる酸化物半導
体センサと、酸素イオン伝導体から成る板あるい
は円筒の一面に陰極層を、これと対向する他の面
に陽極層を設け、陰極層を多孔質層で又は有孔函
体で被覆し、陽極層に正、陰極層に負の電圧を印
加して流れる電流の大きさが酸素濃度によつて変
化することから空燃比を検出するセンサ(以下、
限界電流式酸素センサという)とから成るセンサ
部と、 前記酸化物半導体の広範囲の抵抗を測定する抵
抗測定部と、 前記酸化物半導体の抵抗から理論空燃比よりも
燃料過剰か又は燃料不足かを判定する部分と、 燃料不足の場合のみ前記限界電流式酸素センサ
に電圧を印加し、限界電流を検出する限界電流検
出部と、 燃料過剰であれば前記酸化物半導体センサから
求めた空燃比を選択し、燃料不足であれば限界電
流式酸素センサから求めた空燃比を選択する選択
部と、 を備えたことを特徴とする空燃比検出装置。 2 前記酸化物半導体センサに基いて求める空燃
比出力が、燃料過剰領域においては正規の値とな
JP14730878A 1977-12-02 1978-11-30 Method of minimizing undesirable characteristics of humidity sensor Granted JPS5494090A (en)

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FI773680A FI58402C (fi) 1977-12-02 1977-12-02 Foerfarande foer nedsaettning av icke oenskvaerda egenskaper hos en elektrisk fuktighetsgivare

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JPS5494090A JPS5494090A (en) 1979-07-25
JPH0151771B2 true JPH0151771B2 (ja) 1989-11-06

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GB (1) GB2011093A (ja)
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