Емкостный гигрометр.

Принцип действия и конструкция.[2.3]

Слой полимерного ди­электрика толщиной несколько микрон поглощает из окружаю­щего воздуха молекулы воды, в результате чего устанавливает­ся равновесие с воздухом. Это приводит к изменению диэлектри­ческой постоянной слоя и, соответственно, изменению емкости: конденсатора, в котором используется этот диэлектрик.

Опыт показывает, что при этом изменение емкости в зави­симости от относительной влажности достаточно хорошо описы­вается линейным законом, а коэффициент пропорциональности, слабо зависит от температуры.

Существуют различные способы изготовления тонкослойных, конденсаторов. Описываемая ниже конструкция (рис. 2.6, а)

Рис 2.6

представляет собой датчик, разработанный Лабораторией элект­роники и информационной техники (LETI) и выпускаемый фир­мой CORECI.

Технология изготовления включает осаждение полимера на первый танталовый электрод, а затем нанесение на полимер тонкого (толщиной от 100 до 10000 А) слоя хрома путем ваку­умного напыления. Этот слой вызывает появление трещин в диэлектрическом слое (рис. 2.6,6), что, в частности, устраняет зависимость постоянной времени запаздывания от толщины это­го слоя. Здесь хром используется для того, чтобы сделать дат­чик не чувствительным к серосодержащим примесям. В некото­рых емкостных гигрометрах в качестве пористого электрода используется очень тонкий (~100А) слой золота.

Емкостный гигрометр на основе диэлектрического слоя оксида алюминия

Принцип действия и конструкция.[2.3]

Используемый диэлектрик представляет собой слой оксида алюминия, нанесенный посред­ством анодного осаждения на алюминиевую пластинку, пред­ставляющую собой первый электрод; в качестве другого элект­рода служит слой металла, нанесенный на диэлектрик (рис. 2.7, а). Импеданс гигрометров этого типа, как и описанных в предыдущем разделе, меняется в зависимости от относительной влажности окружающей среды (рис. 2.7, б).

Исследования показали, что при толщине оксидного покры­тия менее 0,3 мкм изменение импеданса этого конденсатора за­висит только от парциального давления водяного пара и не зависит от температуры. Это позволяет измерять абсолютную влажность.

Рис.2.7

Анодное осаждение осуществляется путем электролиза вод­ного раствора серной кислоты, причем анод изготавливается из алюминия. Выделяющийся на этом электроде кислород превра­щает металл в оксид, при осаждении которого возникает мно­жество точек схлопывания, что приводит к пористой структуре слоя.

Гигрометры, основанные на этом принципе, наиболее удоб­ны для измерения низких значений влажности. В этом случае необходимо, чтобы толщина пористого слоя была минимальной; после анодного осаждения слой полируют, чтобы уменьшить его толщину и сделать датчик чувствительным исключительно к температуре точки росы конкретной окружающей среды.

Второй металлический электрод наносится на поверхность оксида алюминия; для этого могут быть использованы алюми­ний, медь, золото, серебро, платина, палладий, нихром. Указанный электрод должен быть достаточно малым, чтобы не закры­вать сверху пористый слой оксида алюминия более, чем это не­обходимо.