Рис. 13.10.Пьезоэлектрический датчик влажности с охлаждаемым зеркалом
Основная идея таких датчиков аналогична идее оптических гигрометров с охлаждаемым зеркалом. Разница между ними заключается в том, что точка росы определяется не по изменению оптического коэффициента отражения поверхности, а по измерению массы охлаждаемой пластины. Эта пластина изготавливается из тонкого кварцевого кристалла, являющегося частью колебательного контура. Поскольку в основе вибрации кварцевой пластины лежит пьезоэлектрический эффект, появилось еще одно название такого датчика — пьезоэлектрический гигрометр. Охладитель Пельтье (см. раздел 3.9 главы 3) с высокой степенью
точности контролирует температуру кварцевого кристалла (рис. 13.10). При понижении температуры до точки росы на поверхности пластины формируется тонкая пленка из конденсированной воды, что вызывает изменение массы кристалла. Это приводит к сдвигу резонансеой частоты колебательного контура отf0 доf1. Новая частота определяется толщиной слоя воды. Сдвиг по частоте приводит к изменению тока в охладителе Пельтье, стремящегося стабилизировать температуру на поверхности кристалла, близкой к точке росы. Из-за малых размеров кристалла и минимальной механической нагрузки этом датчике очень сложно в обеспечить адекватную тепловую связь между охладителем и кристаллом [16]. Принцип таких гигрометров может быть использован для построения датчиков на ПАВ, подобных описанным в главе 12 (рис. 12.8) В этом случае исследуемый газ должен проходить по активной зоне преобразователя.
Литература
1 Quinn, F С The most common problem of moisture/humidity measurement and control In Moisture and Humidity, Proceedings of the 1985 International Symposium on Moisture and Humidity Chaddock, J В ed , ISA, Washington, DC,1985,pp 1-5
2 Carter, E R, ed Dictionary of Inventions and Discoveries Crane, Russak and Co , New York, 1966
3 Baughman E H and Mayes, D NIR applications to process analysis Am Lab , 21(10), 54-58, 1989
4 Berry, F A , Jr Handbook of Meteorology McGraw-HiU, New York, 1945, p 43
6 Sashida, T and Sakamo, Y An interchangeable humidity sensor for an industrial hygrometer
In Moisture and Humidity Proceedings of the International Symposium on Moisture and Humidity Chaddock, J В ed , Washington, DC, 1985
7 Carr-Bnon, К Moisture Sensors in Process Control Elsevier Applied Science, New York, 1986
8 Jachowicz, R S and Dumania, P Evaluation of thin-film humidity sensor type MCP— MOS In Moisture and Humidity Proceedings of the International Symposium on Moisture and Humidity Chaddock, J В ed , ISA, Washington, DC, 1985
9 Jachowicz, R S and Sentuna, S D Athin film humidity sensor Sensors Actuators 2, 1981, 1982
10 Norton, H N Handbook of Transducers Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1989
11 Sakai, Y, Sadaoka, Y, Matsuguchi, M , and Hirayama, К Water resistive humidity sensor composed of interpenetrating polymer networks of hydrophilic and hydrophobic methacrylate In Transducers'91 International Conference on Solid-State Sensors and Actuators Digest of Technical Papers, IEEE, New York, 199 l,pp 562-565
12 Fong, V Alz03 moisture sensor chip for inclusion in microcircuit package and the new MIL standard for moisture content In Moisture and Humidity, Proceedings of the 1985 International Symposium on Moisture and Humidity Chaddock, J В , ed , ISA, Washington, DC, 1985, pp 345-357
13 Harding, J С , Jr, Overcoming limitations inherent to aluminum oxide humidity sensors In Moisture and Humidity, Proceedings of the 1985 Internation Symposium on Moisture and Humidity Chaddock, J В , ed , ISA, Washington, DC, 1985,pp 367-378
14 Miura, T Thermistor humidity sensor for absolute humidity measurements and their applications In Moisture and Humidity Proceedings of the International Symposium on Moisture and Humidity, Chaddock, J В , ed , ISA, Washington, DC, 1985
15 Harding, J С , Jr, Achilled mirror dewpoint sensor/psychrometnc transmitter for energy monitoring and control systems In Moisture and Humidity Proceeding of the International Symposium on Moisture and Humidity, Chaddock, J В , ed , ISA, Washington, DC, 1985
16 Porher, С Chilled piezoelectric hygrometer sensor interface design In Sensors Expo Proceedings Helmers Publishing, 1991, paper 107B-7