[实用新型]电容式湿敏多功能传感器

说明书

本实用新型是一种电容式湿敏传感器。特别涉及一种抗腐蚀、抗污染能力强，能快速测量空气含水量、湿度等物理量的电容式湿敏多功能传感器。

现有空气湿度测量：一是采用干湿球温度计。干球温度计测量空气的温度，湿球温度计测量另一端浸在水中湿棉纱的温度，以干、湿球的温度值通过计算或查表，求得空气的相对湿度。其缺点是反应迟钝，测量慢，受风影响，易污染失效和操作使用不便；另或是使用薄膜电容式湿敏传感器，其受感部是敏感相对湿度的高分子电容式湿敏元件。相对上述干湿球温度计优点很多，但仍有敏感元件怕污染，怕腐蚀，以致不能在有粉尘或含腐蚀性气体的环境中使用，或在该环境中极易损坏的弱点。

本实用新型的任务是克服现有薄膜电容式湿敏传感器的不足，设计一种能在有导电性粉尘污染和有腐蚀性气体的空气中使用的，并能快速测量的电容式湿敏传感器。该传感器具有测量空气含水量、相对湿度、温度等多种功能。

本实用新型的技术方案是：含有电容式湿敏探头和与探头联合工作的传感器电路。所述探头其特征是含有同心绝缘联结于上、下端盖2、14间的内筒5和外套9。内、外筒套5、9由抗腐蚀的金属材料制作，分别构成湿敏探头电容的测量极和地电极，内筒5的内表面上还绝缘地设有等电位驱动极8，传感器电路板7被密封地，并以与上述电极实现相应联结的方式装设于内筒5中，上端盖2的中央部设有与电路板7实现相应电联结的电缆或插座1，一与电路板有相应电联结的温敏元件12表露地装设于探头适当部位，由内筒外套构成的环形腔道的上、下两端有与外界连通的孔道，以便检测介质空气能在上述环腔中流通。(参见附图1)所述传感器电路其特征是含有一种“虚部法电容检测电路”。所谓“虚部法电容检测电路”(本发明人另有发明专利申请)是指含有载波信号发生电路73、载波式测量电路74及虚部信号分离电路75，被测电容CX一极接地，另一极接入载波式测量电路74，载波信号发生电路73产生等幅定频的三角波载波信号UI输送到载波式测量电路74，测量电路74输出由载波及被测电容的漏电阻决定的实部信号，及由被测电容决定的虚部信号合成的复数信号，和另一与UI相位差90度的同频方波信号UK分别被输送到虚部信号分离电路75，虚部信号分离电路75则能输出正比于被测电容的电信号UO的这样一种电容检测电路；此外，传感器电路还含有能向各电路提供正、负稳压电源VCC、VSS的电源电路71，单片机电路72，滤波放大减法器76，放大器77，温度测量电路78；单片机电路72的PWM控制器输出一个频率f稳定的，幅度稳定等于VCC到地的对称方波接到载波信号发生电路73，虚部信号分离电路75输出的电信号UO接滤波放大减法器76，滤波放大减法器76输出经校准标定的信号再经放大器77放大后的正比于空气含水量的信号，和温度测量电路78输出的温度电压信号分别接到单片机电路72的相应接口AD0、AD1，单片机将测得的空气温度量值、含水率量值和据此计算得到的空气相对湿度、露点等量值以串行接口SIO输出数字信号，或以DA转换器输出正比于空气相对湿度的直流电压，经电缆或插头1的通信线与上位计算机或二次仪表通信(参见附图2)。

下面结合附图所示实例作进一步说明。图1是本实用新型传感器一实例的结构图，图2是本实用新型传感器电路结构框图，图3是一实施例电路结构图，图4是分体式传感器结构图。

图1所示传感器探头的外套9是通过螺纹联结到绝缘材料制作的上端盖2上，内筒5上端经密封圈3压装到上端盖2的下部，并通过定位螺钉6使测量极内筒5与上端盖2周向定位和实现测量极与用螺钉4压装到上端盖2上的电路板7的测量极接线端6A的联结。内筒内表的等电位驱动极8是用一面敷有镀镍铜箔的绝缘塑料敷铜板制作，并将塑料面用胶贴装在测量极内表面上，铜箔向着电路板7，电路板周边设计成等电位驱动极的端子，再用焊锡与等电位驱动极8焊接。内外套筒下端间压装有绝缘套11，其内表面和下端面凹槽内装有相应的密封件10和13，用防腐金属制作的下端盖14通过螺纹与外套联结，温敏元件12表露地装设于下端盖14的下部中央。内外筒套间环腔上下端连通外界的孔道是于外套两端相应位置的圆周面上均布若干通风孔实现的。

传感器电路经插头1由外部7.5-15V直流电源供电，接到电源电路71的输入端VDD。电源电路71由正的可调稳压电源集成电路N4、电容器C19、C20组成正稳压电源VCC，其正输入端VDD接插头座的电源线P，地线GND接插头座的地线G。电源电路71还含有由开关电源稳压器集成电路N5，电容器C21-C23、电阻R31、电感L1、二极管V1组成的负稳压电源VSS，其输入端接正稳压电源的输出VCC。