专利名称：一种滑动湿度氛围切换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电阻型湿敏传感器技术领域，具体涉及一种用于快速准确测量湿敏传感器的响应恢复时间，从而表征湿敏传感器的响应灵敏度的滑动湿度氛围切换装置。
背景技术：
在当今信息化时代加速发展的过程中，传感器作为各种信息的感知，采集，转换，传输和处理的器件，已经在各个领域中成为最为重要的工具之一。其中，传感器作为湿度氛围信息采集的首要部件，是实现湿度氛围智能化测量和自动控制的物质基础。而信息高度保真和性能可靠的传感器，特别是高灵敏性传感器则是这些物质基础的前提和保障。响应和恢复速度(吸附和解吸的速度)作为湿敏传感器的主要的技术参数之一，是指传感器从低湿环境转到高湿环境其响应感湿特征量变化90%时所需的时间和相反从高湿环境转到低湿环境其响应特征量变化90%所需的时间。响应恢复时间反映湿敏元件在相对湿度氛围发生变化时，感湿特征量响应快慢的程度。响应恢复时间对于传感器的应用范畴起着决定性的作用。传统材料传感器的响应恢复时间较长，有的甚至多达数分钟。对这些传感器响应恢复时间的测量，国内通常采用三类方法(I)抽充气体法，通过机械泵向密闭腔体中冲入一定湿度氛围的气体来平衡腔体中的湿度氛围。这种方法虽然湿度氛围可控性高，但是达到湿度氛围所需时间长，且装置复杂，成本高。(2)抽插元件法，将传感器元件从腔体中手动取出，并插入另一湿度氛围的腔体中从而改变湿度氛围。这种方法虽然缩短了湿度氛围改变的时间，但是在取出和插入的过程中一定会遇到第三种湿度氛围的氛围，而且对腔体中的湿度氛围也会有影响。(3)转轴腔室切换法，在不同的过饱和溶液腔室中嵌套进开有窗口的传感器转轴圆柱体，当转动转轴时，圆柱体转动，其中的传感器就会在其带动下经历各个湿度氛围。这种方法虽然比之前的方法简单高效，但是加工复杂，可拓展性差，湿度不可实时监控，而且密封也得不到保障。长期以来，人们一直致力于高灵敏传感材料的开发，并取得了一定的进展。特别是纳米材料的引入让传感器的响应恢复速度有了跳跃性的发展。例如TiO2湿敏纳米材料、ZnO湿敏纳米材料、SnO2湿敏纳米材料以及BaTiO3湿敏纳米材料可以将其传感器元件的恢复响应时间缩短到十几秒甚至是几秒以内。所以，传统测量方法已经不能满足现代测试的需要，急需一种简单快速准确的测量方法来解决这一问题。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对上述存在的不足，提供一种结构简单，成本低廉，具有很好的可拓展性，在滑动过程中传感器不会接触外部空气，也不会引起各个湿度氛围的气氛交换，能够保证所测传感器响应恢复时间的准确性的滑动湿度氛围切换装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种滑动湿度氛围切换装置，包括有多个不同湿度氛围的腔室，其特征在于所述的腔室采用硬质惰性材料制成，其侧壁上开有孔，孔内插入有贯通多个腔室并可来回抽动的滑动管，滑动管内安装有样品台，样品台表面贴有湿度传感器，并在滑动管的管壁对应样品台的位置开有孔，使湿度传感器与腔室内的空气充分接触，所述的湿度传感器通过导线与外部的传感器特性测试仪器相连接。在上述方案中，所述的腔室为惰性硬质材料将边缘打磨后用密封胶拼装而成，其上方设有透明上盖，在腔室左右侧壁三分之二高度处，均设有两个小孔，小孔形状可以为圆形、方形、三角等形状。所述的腔室上盖处和侧壁开孔处，均覆盖有密封材料密封。腔室所用的材料不仅可以为玻璃、亚克力塑料，还可以为不锈钢等常用惰性硬质材料。腔室可以为长方体、立方体等接触面为平面的各种形状，滑动管也可以根据洞口改变任意形状。腔室可为2个及以上，随着腔室的增加，滑动管的长度也可以相应增长。在上述方案中，所述滑动管的管壁上的孔可为密集的小孔集合，也可为与湿度传感器面积一致的大孔，根据滑动管滑动区域确定孔在滑动管上的位置和滑动管的长度。在上述方案中，所述的腔室内盛有不同浓度的过饱和溶液，过饱和溶液的表面高度低于腔室侧壁上孔的高度。过饱和溶液也可以盛放在其他装置中放置于腔室内。在上述方案中，所述的滑动管最大管径与腔室侧壁的小孔孔径相同，其形状与腔室侧壁的小孔形状一致。滑动管所用的材料不仅可以为亚克力塑料、玻璃，还可以为不锈钢等常用惰性硬质材料。在上述方案中，所述的样品台形状为与滑动管内径一致的圆柱状，样品台与滑动管同轴，并在其轴线上安装有一根固定杆，样品台与固定杆固定连接。在上述方案中，所述的固定杆的杆径小于滑动管内径，固定杆延伸出滑动管之外。在上述方案中，所述的导线从湿度传感器的电极上引出，缠绕在固定杆上，并随之延伸出滑动管外。在上述方案中，所述腔室左右壁小孔、滑动管内外壁都要进行磨砂处理，这样不仅可以提高接触后的密闭性，在实际的使用过程中也可以增加滑动过程的摩擦力，防止滑动管与各个腔室之间的相对滑移。本机构工作原理为在不同腔室内倒入不同浓度的过饱和溶液，形成不同湿度氛围的各个腔室，然后快速抽动滑动管，使其上面的湿度传感器在不同湿度氛围的腔室内快速切换，这种切换灵敏而迅速，时间间隔从0. 3秒到I秒。如果湿度传感器的响应恢复最短时间大于此切换时间，那么传感器特性测试仪器上的读数在切换过程中不会发生变化，如果湿度传感器的响应恢复最短时间小于此切换时间，那么传感器特性测试仪器的读数会在切换过程中发生变化，因此，采用这种方法，可以近似测试出响应恢复时间在0. 5秒以上的湿度传感器的响应恢复性能。本实用新型的有益效果在于此装置结构简单，成本低廉，具有很好的可拓展性，在滑动过程中传感器不会接触外部空气，也不会引起各个湿度氛围的气氛交换，能够保证所测传感器响应恢复时间的准确性。
图1为本实用新型实施例总体结构示意图；图2为本实用新型实施例样品台的主视图；图3为本实用新型实施例样品台的左视图；图4为本实用新型实施例样品台的俯视图；图中1玻璃腔体组、2玻璃腔体上盖、3侧壁孔、4蒸馏水、5亚力克管、6样品台、7湿度传感器、8细螺纹钢管、9湿度氛围显示计、IOLiCl过饱和溶液。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
，对本实用新型作进一步的说明如图1图2图3图4所示的滑动湿度氛围切换装置，包括有两个不同湿度氛围的长方体玻璃腔体构成玻璃腔体组I，其上方设有方形玻璃腔体上盖2，在每个玻璃腔体左右侧壁三分之二高度处，均设有两个圆形侧壁孔3，孔内插入有贯通两个玻璃腔体并可来回抽动的亚力克管5，亚力克管5内安装有样品台6，样品台6为圆柱状的塑料体，与亚力克管5同轴，并在其轴线上安装有一根细螺纹钢管8，样品台6与细螺纹钢管8通过螺母固定连接，样品台6表面贴有湿度传感器7，并在亚力克管5的管壁对应样品台6的位置开有孔，使湿度传感器7与玻璃腔体内的空气充分接触，所述的湿度传感器7通过导线与外部的LCR数字电桥相连接。本实用新型装置的使用过程为揭开玻璃腔体上盖2，向左边玻璃腔体内倒入高度为5cm的蒸馏水4，右边玻璃腔体倒入高度为5cm的LiCl过饱和溶液10。用整块塑料薄膜密封上口及左右两侧的侧壁孔3，盖上玻璃腔体上盖2并用密封胶密封，静置12小时以达到稳定状态，两者理论上对应湿度氛围分别为99%和20%，分别通过安装在玻璃腔体内的湿度氛围显示计9来显示。用足够长的细螺纹钢管8穿过样品台6的轴心，两者用螺母紧固，将湿度传感器7(HR23型，广州乐享电子有限公司)粘贴在样品台6上，导线从湿度传感器7的电极上引出，缠绕在细螺纹钢管8上。最后，将细螺纹钢管8和样品台6组成的样品杆插入亚力克管5中，在湿度传感器7所在位置对应上方钻开密集小孔，将亚力克管5插入玻璃腔体组I的侧壁孔3中，将导线连接在LCR数字电桥上。随着亚力克管5的左右滑动，湿度传感器7在不同相对湿度氛围中快速切换，这种切换灵敏而迅速，时间间隔从0. 3秒到I秒。如果湿度传感器7的响应恢复最短时间大于此切换时间，那么LCR数字电桥的读数在切换过程中不会发生变化，如果湿度传感器7的响应恢复最短时间小于此切换时间，那么LCR数字电桥的读数会在切换过程中发生变化，因此，采用这种方法，可以近似测试出响应恢复时间在0. 5秒以上的湿度传感器7的响应恢复性能。
权利要求1.一种滑动湿度氛围切换装置，包括有多个不同湿度氛围的腔室，其特征在于所述的腔室采用硬质惰性材料制成，其侧壁上开有孔，孔内插入有贯通多个腔室并可来回抽动的滑动管，滑动管内安装有样品台，样品台表面贴有湿度传感器，并在滑动管的管壁对应样品台的位置开有孔，使湿度传感器与腔室内的空气充分接触，所述的湿度传感器通过导线与外部的传感器特性测试仪器相连接。
2.如权利要求1所述的滑动湿度氛围切换装置，其特征在于所述的腔室为惰性硬质材料将边缘打磨后用密封胶拼装而成，其上方设有透明上盖，在腔室左右侧壁三分之二高度处，均设有两个小孔。
3.如权利要求1或2所述的滑动湿度氛围切换装置，其特征在于所述的腔室上盖处和侧壁开孔处，均覆盖有密封材料密封。
4.如权利要求1或2所述的滑动湿度氛围切换装置，其特征在于所述的腔室内盛有不同浓度的过饱和溶液，过饱和溶液的表面高度低于腔室侧壁上孔的高度。
5.如权利要求1所述的滑动湿度氛围切换装置，其特征在于所述的滑动管为惰性硬质材料制成，其最大管径与腔室侧壁的小孔孔径相同，其形状与腔室侧壁的小孔形状一致。
6.如权利要求1所述的滑动湿度氛围切换装置，其特征在于所述的样品台形状为与滑动管内径一致的圆柱状，样品台与滑动管同轴，并在其轴线上安装有固定杆，样品台与固定杆固定连接。
7.如权利要求6所述的滑动湿度氛围切换装置，其特征在于所述的固定杆的杆径小于滑动管内径，固定杆延伸出滑动管之外。
8.如权利要求1所述的滑动湿度氛围切换装置，其特征在于所述的导线从湿度传感器的电极上引出，缠绕在固定杆上，并随之延伸出滑动管外。
专利摘要本实用新型提供一种用于快速准确测量湿敏传感器的响应恢复时间的滑动湿度氛围切换装置。包括有多个不同湿度氛围的腔室，所述的腔室采用硬质惰性材料制成，其侧壁上开有孔，孔内插入有贯通多个腔室并可来回抽动的滑动管，滑动管内安装有样品台，样品台表面贴有湿度传感器，并在滑动管的管壁对应样品台的位置开有孔，使湿度传感器与腔室内的空气充分接触，所述的湿度传感器通过导线与外部的传感器特性测试仪器相连接。此装置结构简单，成本低廉，具有很好的可拓展性，在滑动过程中传感器不会接触外部空气，也不会引起各个湿度氛围的气氛交换，能够保证所测传感器响应恢复时间的准确性。
文档编号G01N27/04GK202903719SQ201220521978
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者孙志刚, 李寒, 陈薇 申请人:武汉理工大学