湿度,水分传感器

本文对湿度传感器的应用领域及不同行业对湿度的要求作了介绍，同时还对具有代表性的各种湿度传感还进行了介绍与分析。     

薄膜镱压力传感器的特性与制造

镱压力传感器在０─３ＧＰａ范围内，与锰铜传感器和碳阻传感器相比，更适合于冲击波的动态测量。用微细加工技术制造的薄膜镱传感器，兼有镱材材和薄膜器件的优异特点。本文叙述了镱传感器的特性与制造。     

基于RGO-PEO复合薄膜的QCM湿度传感器研究

通过气喷工艺在石英晶体微天平(QCM)上制备了基于还原氧化石墨烯(RGO)与聚氧化乙烯(PEO)两种材料的复合湿敏薄膜,对环境湿度进行检测。所得纯PEO薄膜及RGO-PEO复合薄膜的表面形貌以及化学特性分别通过扫描电子显微镜(SEM)以及紫外-可见光谱进行表征。与基于纯PEO薄膜的湿度传感器相比,基于RGO-PEO复合湿敏薄膜的湿度传感器的动态响应大大提高,其灵敏度从16.3Hz/%RH提升到34.7Hz/%RH。此外,基于复合薄膜的湿度传感器拥有更快的响应/恢复时间,达到传感器吸附/脱附时总频移的63.2%所用时间分别为3s和4 s,而纯PEO薄膜为10 s和12 s;湿滞为1.21%RH,且有较好的长期稳定性。这项研究揭示了基于RGO-PEO复合薄膜的QCM湿度传感器在常温下检测环境湿度的发展潜力。     

基于黑硅吸收层的多层组合纳米膜红外探测器敏感元件的制备及研究

采用sol-gel（溶胶-凝胶）技术在SOI 基底上制备了多层组合结构的纳米薄膜（PT/PZT/PT～PT/PZT/PT）,采取金属键合技术,将薄膜作为敏感元件翻转与另一高热阻抗基底对接键合,然后腐蚀SOI 上的底层硅和氧化硅,最终SOI 材料上制备出具有锥状森林结构的黑硅作为吸收层得到一种新颖的敏感元件。重点开展高检测性能的薄膜结构和黑硅吸收层的加工工艺及其敏感机理研究,为实现气体传感器微型化、集成化与批量生产奠定技术基础。     

SBA-15薄膜修饰QCM湿度传感器的三维有限元建模与仿真

本文对基于SBA-15的QCM湿度传感器进行了三维有限元精确建模与数值仿真,分析了SBA-15湿敏薄膜材料对传感器的振动模态、中心频率、电学阻抗及Q值等性能参数的影响,为纳米湿敏薄膜的成膜工艺及新型QCM湿度传感器的优化设计与制造提供了重要的理论参考依据。     

光电技术在湿度传感器中的应用

湿度是一个重要的物理量,许多环境下需要进行湿度的测量．各种现代意义上的湿度传感器已经逐渐成熟并得到应用．从测量原理的角度,对光电式湿度传感器及其应用作简要介绍、总结,并概要分析此类湿度传感器的发展趋势．     

一种电容式Al2O3湿度传感器

在单晶Si片上热生长一层SiO2薄膜，采用真空淀积的方法制备一层Al薄膜，然后利用铝阳极氧化的方法获得一层多孔Al2O3薄膜。设计制作了电容式Al2O3湿度传感器，测试结果表明，该器件具有较好的感湿特性和较宽的感湿范围。     

细芯长周期光纤光栅构成的湿度传感器

利用高频CO₂激光器分别在细芯光纤和普通单模光纤中刻写了光栅周期参数相同的长周期光纤光栅,然后采用提拉法分别在这两个长周期光纤光栅的包层表面涂覆了聚乙烯醇(PVA)薄膜,构造了两款光纤湿度传感器。对比研究了这两款光纤湿度传感器的湿度与温度传感特性。实验结果表明,两款湿度传感器通过解调透射谱的波长偏移,实现了环境相对湿度(RH)的测量。同时,在环境湿度高时具有很高的湿度灵敏度,在环境湿度低时灵敏度较低。细芯长周期光纤光栅湿度传感器对湿度变化的响应时间短响应速度更快,同时它对环境温度变化的敏感度低,环境温度变化对湿度测量交叉敏感小。设计的湿度传感器结构简单、成本低、制作方便、灵敏度高、响应快速,在分析化学、环境监测和生物传感方面有一定应用前景。     

光学薄膜,光电子薄膜及光学有机薄膜

本文评介了新技术，新材料和新工艺在薄膜技术的应用及其最新发展。     

锌离子掺杂的氧化钛薄膜的湿敏性能研究

采用溶胶-凝胶法在印有梳状银电极的石英玻璃表面制备了不同含量锌离子掺杂的氧化钛薄膜,通过烧结制得一系列湿敏元件,研究了锌离子掺杂量、烧结温度和工作频率对薄膜湿敏性能的影响.研究结果发现,较低的工作频率下元件的湿度敏感性能较好.随着锌掺杂量的增加,湿敏性能降低,表现在湿度敏感点升高,阻抗随湿度的变化幅度减小.相同掺杂量下,随着烧结温度的升高,元件的湿敏性能呈现先改善后恶化的趋势.     

纸基PVA无芯片RFID湿度传感器

传统湿度传感器制造工艺复杂、需有线连接信号,对此,文中提出一种纸基无芯片射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)湿度传感器。为提升传感器谐振特性,选择非对称开口环内部分布式加载金属碎片作为传感器结构,聚乙烯醇(PVA)作为湿敏材料,使用遗传算法和HFSS射频仿真软件来设计并优化传感器结构。以喷墨打印技术制作传感器样品,采用滴涂法在传感器表面分别制备了5%、10%、15%三种质量浓度比的PVA薄膜。湿敏特性仿真及测试结果一致表明：PVA与纸基底协同作用可显著提高传感器灵敏度。随PVA浓度增加灵敏度增加,15%PVA传感器灵敏度最高,高湿灵敏度达到12.22 MHz/%RH,但随PVA浓度增加恢复特性变差,5%PVA湿度传感器具有良好的恢复特性,恢复度达83.87%。通过长期多次实验验证了PVA纸基湿度传感器具有良好的温度稳定性与中长期稳定性。与同类研究成果对比,文中设计在感湿范围及灵敏度方面有优势且制造工艺更简单,为低成本湿度传感器的大规模使用提供了可能。     

基于琼脂薄膜的微型端面光纤F-P湿度传感器

提出了一种基于琼脂薄膜的微型法布里-珀罗(F abry-Perot,F-P)光纤湿度传感器。传感器通过将标准单模光纤插入空 芯玻璃管并在玻璃管端面浸涂琼脂薄膜形成双F-P结构 。当环境相对湿度变化时,琼脂薄膜的体积和 折射率发生改变,从而引起干涉光发生波长偏移。搭建了湿度传感实验系统,对传感器的湿 度传感特性进行了表征,在50%RH—80%RH的相 对湿度范围内实现了高达1.232 nm/%RH的相对湿度测量灵敏度。该传感器尺寸紧凑、成本低、具有较好的线 性 灵敏度,且制备方式简单。     

基于氧化石墨烯-聚乙烯醇薄膜的光纤光栅湿度传感器

为提高光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)对环境湿度的敏感性,本文提出将氧化石墨烯-聚乙烯醇溶液涂覆在FBG上进行湿度增敏。首先对传感器的湿度响应进行了理论研究,然后使用提拉镀膜法制作了传感器样品,实验讨论了湿敏溶液的混合比例和薄膜厚度对湿度灵敏度的影响。进一步的实验研究结果表明:当氧化石墨烯和聚乙烯醇溶液的混合比例为9∶1,涂覆 厚度为89 μm时,在相对湿度 50%—60%RH(relative humidity)的 湿度范围内,传感器的湿度灵敏度为2.3 pm/%RH;在60%—70%RH的 湿度范围内,传感器的湿度灵敏度为7.7 pm/%RH;在70%—80% RH的湿度范围内,湿度灵敏度为47.2 pm/%RH。传感器的温度灵敏度为13.2 pm/℃,湿度测量的不稳定性为0.064 7% RH,响应和 恢复时间分别为0.84 s和11.46 s。该传感器制作简便、湿度灵敏度高、稳定性好,具有较大的应用潜力。     

基于纳米多孔薄膜的对称平面光波导湿度传感器

通过在对称平面玻璃光波导上下表面各制备一层纳米多孔TiO2薄膜,形成了一种简单新颖的光学湿度传感器。其原理为,导波光在平面对称光波导中的传播损失依赖于纳米多孔Ti02薄膜的平均折射率,后者依赖于薄膜内部的水分子吸附量,而薄膜的水分子吸附量随着周围相对湿度的变化而变化,通过实时测量导波光传播损失的变化就能够感知外围的相对...     

加装长波高透过性薄膜的冷却顶板空调系统的实验研究

针对冷却顶板空调系统存在的结露问题,提出用对长波高透过性的薄膜包裹冷却顶板,并在冷却顶板和薄膜之间保留一空气夹层的解决方案。实验结果表明,加装薄膜可以有效解决冷却顶板的结露问题。     

斜切基片上同质,异质外延薄膜的TEM研究

钙钛矿结构薄膜如铁电和高温超导薄膜有极大的应用前景和探索新型多元素氧化物薄膜的前途,因此它的外延生长机制引起人们的极大关注。不少人认为螺旋位错岛状生长是YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜的本征生长模式[1],因此薄膜表面的平整度极差,使器件应用尚不能达到实现。近些年来,人们对于SrTiO3(STO)基片表面的重构处理作了大量的研究[1,2],得到平台形貌有利于改变钙钛矿结构薄膜的生长机制为台阶流动生长机制,可以得到表面平整的单晶薄膜。本文就是使用斜切1°和10°的STO(001)基片在激光镀膜仪中分别生长STO、YBCO薄膜,将所得薄膜用平…     

基于PI湿敏薄膜的分布式光纤Bragg光栅湿度传感器

研究了基于聚酰亚胺（PI）湿敏薄膜的分布式光纤Bragg光栅（FBG）湿度传感器。传感器利用PI薄膜湿膨胀效应,将湿应变作用于Bragg栅区,从而改变光纤FBG湿度传感器中心波长的原理,实现了对26-98％RH范围内环境相对湿度的监测。通过改进PI湿敏薄膜的制备及涂覆工艺,有效提高了FBG湿度传感器性能,并采取了相应温...