close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

15041

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.10.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 15041
(13) C1
(19)
G 01N 27/02
(2006.01)
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
(21) Номер заявки: a 20091775
(22) 2009.12.11
(43) 2010.08.30
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Лукашевич Михаил Григорьевич; Оджаев Владимир Борисович; Горбачук Николай Иванович;
Ивановская Мария Ивановна; Котиков Дмитрий Анатольевич; Сидоренко Юлия Владимировна (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский государственный университет (BY)
(56) БЕРЛИНЕР М.А. Измерения влажности. - М.: Энергия, 1973. - C. 32-37.
BY 3367 U, 2007.
RU 2251129 C2, 2005.
SU 1330530 A1, 1987.
SU 1696984 A1, 1991.
UA 46483 A, 2002.
US 6073480 A, 2000.
BY 15041 C1 2011.10.30
(57)
Способ определения влажности окружающей среды, в котором на резистивный датчик
с нелинейной вольтамперной характеристикой последовательно подают заданное напряжение, меньшее и большее критического, соответствующего переходу вольтамперной характеристики датчика от сверхлинейной с отрицательным температурным коэффициентом
сопротивления к сублинейной с положительным температурным коэффициентом сопротивления, измеряют сопротивления датчика при двух указанных напряжениях и определяют искомую влажность по заранее построенному градуировочному графику ее
зависимости от суммы указанных сопротивлений.
Фиг. 1
Изобретение относится к электронике и может использоваться в радиоэлектронной
промышленности при изготовлении датчиков и приборов для определения влажности
окружающей среды.
BY 15041 C1 2011.10.30
Известен способ определения влажности, основанный на измерении изменения электрического сопротивления датчика при изменении влажности, в котором влажность определяется по градуировочному графику зависимости сопротивления датчика от влажности
[1].
Недостатком этого способа является низкая температурная стабильность и точность
определения влажности, так как изменение сопротивления датчика любыми дестабилизирующими факторами приводит к ошибке в измерении влажности.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение температурной стабильности
и снижение погрешности определения влажности при ее определении по зависимости сопротивления датчика от влажности.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе определения влажности
окружающей среды, в котором на резистивный датчик с нелинейной вольтамперной характеристикой последовательно подают заданное напряжение, меньшее и большее критического, соответствующего переходу вольтамперной харатеристики датчика от
сверхлинейной с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления к сублинейной с положительным температурным коэффициентом сопротивления, измеряют сопротивления датчика при двух указанных напряжениях и определяют искомую влажность
по заранее построенному градуировочному графику ее зависимости от суммы указанных
сопротивлений.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 приведена вольтамперная характеристика датчика влажности, представляющего собой аморфную пленку диоксида
кремния с открытой пористостью, в порах которой находятся кластеры γ-Fe2O3, а на
фиг. 2 - градуировочный график зависимости суммы сопротивлений датчика, измеренных
при напряжении, меньшем и большем критического, от влажности. Такой датчик имеет
вольтамперную характеристику сверхлинейного вида и отрицательный температурный
коэффициент сопротивления при напряжении, меньшем критического Uk, и сублинейную
характеристику и положительный температурный коэффициент сопротивления при большем напряжении. При определении влажности таким датчиком, запитанным напряжением
U1, меньшим критического Uk, изменение его сопротивления под действием влажности
∆RhU1 будет определяться не только влажностью, но и флуктуационными изменениями
сопротивления, например из-за флуктуации температуры ∆RtU1. Суммарное изменение сопротивления датчика при этом напряжении питания будет определяться выражением:
(1)
∆R∑U1 = ∆RhU1- ∆RtU1,
так как при напряжениях питания, меньшем критического, датчик имеет отрицательный
температурный коэффициент сопротивления. При напряжении питания U2, большем критического Uk, суммарное изменение сопротивления будет:
(2)
∆R∑U2 = ∆RhU2- ∆RtU2,
так как при этом напряжении питания температурный коэффициент датчика имеет положительный знак.
Сумма изменений сопротивления датчика будет определяться выражением:
(3)
∆R∑ = ∆R∑U1 + ∆R∑U2 = ∆RhUl- ∆RtUl + ∆RhU2 + ∆RtU2.
Видно, что флуктуационные изменения сопротивления датчика под действием температуры, приводящие к температурной нестабильности и увеличивающие погрешность
определения влажности, при суммировании входят с противоположными знаками и в случае их равенства при напряжении питания U1 и U2 исключаются из результатов определения влажности.
Примером практической реализации предлагаемого способа может служить измерение влажности датчиком, представляющим собой пленку композиционного материала
SiO2-γ-Fe2O3 толщиной 200 нм, полученную нанесением смеси золей SiO2⋅nH2O и
Fe3O4⋅nH2O методом центрифугирования на поверхность ситалловой подложки, снабженной платиновыми электродами с расстоянием 0,5 мм. Открытая пористость и высокая
2
BY 15041 C1 2011.10.30
удельная поверхность аморфного диоксида кремния определяет высокую чувствительность к влажности, а наличие в порах кластеров γ-Fe2O3 снижает величину сопротивления
датчика до легко измеряемых величин. Критическое напряжение такого датчика равно
Uk = 3 В. На датчик периодически подается напряжение, меньшее критического 2,5 В, и
измеряется сопротивление, а затем подается напряжение, большее критического 3,5 В, и
измеряется сопротивление. Величина влажности определяется по заранее построенному
градуировочному графику (фиг. 2) зависимости суммы сопротивлений от влажности.
Таким образом, использование резистивного датчика влажности с нелинейной вольтамперной характеристикой позволяет улучшить температурную стабильность и повысить
точность измерений влажности резистивным датчиком.
Источники информации:
1. Берлинер M.А. Измерения влажности. - M., 1973. - C. 32-37.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
75 Кб
Теги
15041
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа