无存储模块的湿度传感器芯片

无存储模块的湿度传感器芯片
本技术是一种三电极结构的湿度传感器芯片的分案申请，该申请的申请日为：2020.01.07，申请号为202010011995.7，发明创造名称为：一种三电极结构的湿度传感器芯片。
技术领域
1.本发明涉及一种无存储模块的湿度传感器芯片。


背景技术：

2.本发明专利申请是cn202010011995.7的分案申请，为克服母案的单一性缺陷而提出。
3.湿度传感器的相关背景技术文件，可参阅：
4.[1]hosseinbabaei，f.andp.shabani(2014).
″
agold/organicsemiconductordiodeforppm
‑
levelhumiditysensing.
″
sensorsandactuatorsb
‑
chemical205：143
‑
150.
[0005]
[2]hosseini，m.s.ands.zeinali(2019).
″
capacitivehumiditysensingusingametal
‑
organicframeworknanoporousthinfilmfabricatedthroughelectrochemicalinsitugrowth，
″
journalofmaterialsscience：materialsinelectronics30(4)：3701
‑
3710.
[0006]
[3]jeong，w.，j.song，etal.(2019).
″
breathablenanomeshhumiditysensorforreal
‑
timeskinhumiditymonitoring.
″
acsappliedmaterials&interfaces11(47)：44758
‑
44763.
[0007]
[4]kuang，q.，c.lao，etal.(2007).
″
high
‑
sensitivityhumiditysensorbasedonasinglesno2nanowire.
″
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‑
6071.
[0008]
[5]li，l.，f.vilela，etal.(2009).
″
miniaturehumiditymicro
‑
sensorbasedonorganicconductivepolymer
‑
poly(3，4
‑
ethylenedioxythiophene).
″
micro&nanoletters4(2)：84
‑
87.
[0009]
[6]popov，v.i.，d.v.nikolaev，etal.(2017).
″
graphene
‑
basedhumiditysensors：theoriginofalternatingresistancechange.
″
nanotechnology28(35)：355501.
[0010]
[7]su，p.andc.uen(2005).
″
aresistive
‑
typehumiditysensorusingcompositefilmspreparedfrompoly(2
‑
acrylamido
‑2‑
methylpropanesulfonate)anddispersedorganicsiliconsol.
″
talanta66(5)：1247
‑
1253.
[0011]
[8]zhang，c.，w.zhang，etal.(2010).
″
opticalfibretemperatureandhumiditysensor.
″
electronicsletters46(9)：643
‑
644.


技术实现要素：

[0012]
本发明的目的在于提供一种无存储模块的湿度传感器芯片，还能实现湿度传感器芯片的自我诊断、更换提醒。实现本发明目的具体技术方案是：
[0013]
一种湿度传感器芯片，传感器芯片包括湿度敏感模块，所述湿度敏感模块包括湿度敏感材料、衬底、上电极和下电极；下电极位于衬底材料的背面，湿度敏感材料制备在衬底的正面，上电极位于湿度敏感材料的上面；所述湿度敏感材料特征在于：具有吸水特性，吸收环境空气中的水分导致电阻率随着含水率而变化。所述湿度敏感材料为有机材料，或无机材料，或有机/无机复合材料。
[0014]
在有些实施方式中，传感器芯片包括湿度敏感模块、测量电路模块、微处理单元mcu；在有些实施方式中，传感器芯片包括湿度敏感模块、测量电路模块、存储模块、微处理单元mcu。
[0015]
在有些实施方式中，所述湿度敏感模块包括湿度敏感材料、衬底、上电极和下电极；所述湿度敏感材料为：在苯甲酸苯酯中加入重量份为5
‑
8％的氧化亚铜、重量份为4
‑
7％的氧化锌、重量份为 4
‑
8％的4
‑
环氧丙烷氧基咔唑，在90
‑
110℃下进行强力搅拌后形成的混合液，即：
[0016]
所述湿度敏感材料的前驱体溶液为：由氧化亚铜、氧化锌、4
‑
环氧丙烷氧基咔唑 (cas号：53
‑
95
‑
2)、苯甲酸苯酯组成的疏水性油状混合液；
[0017]
优选地，氧化亚铜为1
‑
10μm的颗粒状氧化亚铜，氧化锌为0.5
‑
5μm的棒状氧化锌；
[0018]
优选地，氧化亚铜的重量份为5
‑
8％，氧化锌的重量份为4
‑
7％，4
‑
环氧丙烷氧基咔唑的重量份为3
‑
6％，余量为苯甲酸苯酯。
[0019]
所述湿度敏感模块制备方法如下：
[0020]
(a)制备湿度敏感材料的前驱体溶液：在苯甲酸苯酯中加入重量份为5
‑
8％的氧化亚铜、重量份为4
‑
7％的氧化锌、重量份为4
‑
8％的4
‑
环氧丙烷氧基咔唑；将混合物加热至 90
‑
110℃，采用磁力搅拌器进行强力搅拌30
‑
60分钟，形成疏水性油状混合液；
[0021]
(b)湿度敏感材料制备在衬底的正面：将步骤(a)得到的疏水性油状混合液在90
‑ꢀ
110℃条件下旋涂在衬底的正面，然后自然冷却至室温；
[0022]
(c)采用蒸镀工艺或溅射工艺或射频磁控溅射工艺在衬底的背面制备得到第三电极；
[0023]
(d)采用掩膜版，通过蒸镀工艺或溅射工艺或射频磁控溅射工艺在衬底的正面的湿度敏感材料上制备得到第一电极和第二电极；
[0024]
可选地，步骤(c)调整到步骤(a)之前。
[0025]
在本发明的所有实施方式中，所述湿度敏感模块包括湿度敏感材料、衬底、第一电极、第二电极和第三电极；湿度敏感材料、衬底、第一电极、第二电极和第三电极构成三电极结构的湿度敏感型电容
‑‑
电阻复合结构，即：
[0026]
第一电极、第二电极之间构成湿度敏感电阻(湿敏电阻)，第一电极、第三电极之间构成湿度敏感电容(湿敏电容)，第二电极、第三电极之间也构成湿度敏感电容(湿敏电容)，且第一电极、第二电极和第三电极互相之间为同一湿度敏感材料；
[0027]
所述衬底是具备压电效应的晶体材料。
[0028]
在本发明中，湿度传感器测量环境空气湿度，实现方式如下：
[0029]
测量电路模块用于在测量时执行如下两个测量操作，且两个测量操作的先后次序不作限制：
[0030]
(1)测量电路模块向湿度敏感模块的第一电极和第三电极施加预设频率范围的、频率变化的交流激励信号，或，交流激励信号施加在湿度敏感模块的第二电极和第三电极上，测量湿度敏感模块的谐振频率；
[0031]
(2)测量电路模块向湿度敏感模块的第一电极和第二电极施加直流电信号，测量湿度敏感模块的湿度敏感电阻(湿敏电阻)值；
[0032]
所述谐振频率和所述湿度敏感电阻(湿敏电阻)值随着湿度敏感材料含水率变化而变化；
[0033]
所述测量电路模块将测量得到的测量湿度敏感模块的谐振频率和湿度敏感电阻 (湿敏电阻)值传输至微处理单元mcu；
[0034]
微处理单元mcu根据谐振频率和湿度敏感电阻(湿敏电阻)值分别计算得到两个环境空气湿度参考值，即环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b；
[0035]
优选地，环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b的均方值或平均值作为结果输出。
[0036]
湿度传感器芯片实现自我诊断、更换提醒，具体地：微处理单元mcu包括判别功能模块，判别功能模块执行如下判别功能：微处理单元mcu中的判别功能模块根据计算得到环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b进行自我诊断、判别湿度传感器芯片是否存在故障、或性能老化。
[0037]
在本发明的研究过程中，发明人发现，有些湿度敏感模块存在两种不同的物理性质随着湿度敏感材料含水率变化而变化，这两种物理性质均与湿度敏感材料的含水率密切相关，均可以用于检测环境空气中的湿度。发明人还发现，由于是两种不同的物理性质，其随着含水率变化的物理机制的不同的，构建出的湿度敏感模块后，这两种不同的、与湿度敏感材料的含水率密切相关物理性质，随着湿度传感器的使用时间的延长，性能衰退的曲线也是不一致的，即，与湿度敏感相关的不同的物理性质，随着传感器使用时间的延长，测量准确度方面的偏差会越来越大，并且偏差的程度是不一致的。
[0038]
在本发明中，利用了某些湿度敏感材料的电阻率的湿度敏感性来检测环境空气湿度。同时，发明人创造性地提出了：湿度敏感模块包括湿度敏感材料、衬底、第一电极、第二电极和第三电极；湿度敏感材料、衬底、第一电极、第二电极和第三电极构成三电极结构的湿度敏感型电容
‑‑
电阻复合结构；第一电极、湿度敏感材料、衬底、第三电极构成电容器结构，湿度敏感材料、衬底为电容器的复合介电层；第二电极、湿度敏感材料、衬底、第三电极也构成电容器结构，湿度敏感材料、衬底为电容器的介电层；
[0039]
该电容器被施加一定频率的交流电激励信号时，会发生机械振荡，且机械振荡的谐振频率敏感依赖于环境空气的湿度。这是由于石英薄片具备压电特性，被施加一定频率的交流电激励信号时，会发生机械振荡，且机械振荡的谐振频率敏感依赖于石英薄片的切割方向、尺寸、质量，而水分子被湿度敏感材料吸附后，改变了附着于石英薄片的湿度敏感材料的质量，进而使得在该电容器被施加一定频率的交流电激励信号时，谐振频率敏感依赖于环境空气的湿度。
[0040]
由此，在本发明的三电极结构的湿度传感器芯片中，在测量环境空气湿度时，同时
利用了本发明独创的湿度敏感模块的两种物理特性：
[0041]
(i)湿度敏感模块的谐振频率随着湿度敏感材料含水率变化而变化；(ii)湿度敏感模块的湿度敏感电阻(湿敏电阻)值随着湿度敏感材料含水率变化而变化。
[0042]
并且，这两种物理机制是不同的，随着湿度传感器的使用时间的延长，性能衰退的曲线也是不一致的，可用于实现湿度传感器的自我诊断、更换提醒功能。
[0043]
更详细的技术原理，可参见本发明人提出的两件在先专利申请的说明书：cn2019111875813、cn2019113061843。
[0044]
与上述两件在先申请不同的是：
[0045]
在本发明中，利用了湿度敏感模块的湿度敏感电阻(湿敏电阻)值随着湿度敏感材料含水率变化而变化的物理特性，替换了在先申请的两件专利申请(cn2019111875813、cn2019113061843)中利用的湿度敏感模块的电容值(介电常数)随着湿度敏感材料含水率变化而变化的物理特性；
[0046]
在本发明的某些实施方式中，取消了在先申请的两件专利申请(cn2019111875813、cn2019113061843)中存在的独立的存储模块，不再记录有湿度敏感模块的两种不同的物理性质随着湿度敏感材料含水率变化而变化的标准曲线，环境空气湿度的值由微处理单元mcu根据公式计算得到，这样就可降低湿度传感器芯片的成本；
[0047]
在本发明的所有实施方式中，湿度敏感模块中的湿度敏感材料、衬底、第一电极、第二电极和第三电极构成三电极结构的湿度敏感型电容
‑‑
电阻复合结构，第一电极、第二电极之间构成湿度敏感电阻(湿敏电阻)，第一电极、第三电极之间构成湿度敏感电容(湿敏电容)，第二电极、第三电极之间也构成湿度敏感电容(湿敏电容)，且第一电极、第二电极和第三电极互相之间为同一湿度敏感材料；而在先申请的两件专利申请中，则为简单的上下两个电极，湿度敏感模块中的湿度敏感材料、衬底、上电极、下电极构成简单的湿度敏感型电容结构。
[0048]
在本发明中，进一步提出了两件在先申请中未公开的有机/无机复合湿度敏感材料，即湿度敏感材料为：在苯甲酸苯酯中加入重量份为5
‑
8％的氧化亚铜、重量份为4
‑
7％的氧化锌、重量份为4
‑
8％的4
‑
环氧丙烷氧基咔唑，进行强力搅拌后形成的混合物；
[0049]
在本发明中，所提出的有机/无机复合湿度敏感材料为疏水性湿度敏感材料，以避免湿敏传感层在较高的湿度条件下由于溶解在较高湿度下的水中而剥离，而在两件在先申请中未考虑这一技术问题；
[0050]
在本发明中，作为优选的技术方案，第一电极、第二电极之间设置一个由微处理单元mcu控制的电子开关，所述电子开关为一对pmos/nmos构成的传输门；传输门的控制端连接至微处理单元mcu；在测量所述湿度敏感模块的谐振频率时，所述电子开关由微处理单元mcu控制处于导通状态，使得第一电极、第二电极短路连接，其余时间所述电子开关则保持断开状态，而在两件在先申请中不涉及这一技术问题；
[0051]
在本发明中，作为优选的技术方案，湿度敏感模块中还集成有温度传感器，温度传感器连接至测量电路模块，测量电路模块将测量得到的湿度敏感材料的温度值传输至微处理单元mcu，微处理单元mcu根据所述温度值对测量得到的环境空气湿度值进行修正。发明5/9页人发现，温度影响着指定环境空间的相对湿度，而在两件在先申请中未考虑这一技术问题。
[0052]
本发明的湿度传感器芯片，在自我诊断过程中，无需凭借湿度传感器芯片自身以外的任何外在的参照标准，仅仅利用自身特性而实现自我诊断。
[0053]
至此，发明人已经阐述了本发明的工作原理及技术方案、技术效果。未尽之处，请参阅本发明人的两件在先专利申请(cn2019111875813、cn 2019113061843)。理所当然地，除了前述特点之外，本发明也具备上述两件在先专利申请的有益效果。
附图说明
[0054]
图1：湿度传感器芯片的正面图，1为第一电极，2为第二电极，3为湿度敏感材料，石英衬底和背面的第三电极未标出。
[0055]
图2：一种湿度传感器芯片的立体示意图，图2中，1为第一电极，2为第二电极，3为第三电极，4为湿度敏感材料，5为石英薄片。
[0056]
图3：另一种湿度传感器芯片的图，图3中，1为第一电极，2为第二电极，3为第三电极，4 为湿度敏感材料，图中石英薄片在湿度敏感材料的下方，未标出。
[0057]
图4：图3或图4中湿度传感器芯片的湿度敏感模块的电容
‑‑
电阻复合结构的等效电路。
具体实施方式
[0058]
下面结合实例具体介绍本发明的技术方案。
[0059]
湿度传感器芯片，传感器芯片包括湿度敏感模块、测量电路模块、微处理单元mcu。
[0060]
在有些实施方式中，湿度敏感材料为有机材料；在有些实施方式中，湿度敏感材料为无机材料；在有些实施方式中，湿度敏感材料为有机/无机复合材料。
[0061]
在有些实施方式中，相对于申请号为cn2019111875813的在先发明专利申请，不含有独立的存储模块；在这样的实施方式中，湿度敏感模块包括湿度敏感材料、衬底、第一电极、第二电极和第三电极；湿度敏感材料、衬底、第一电极、第二电极和第三电极构成三电极结构的湿度敏感型电容
‑‑ꢀ
电阻复合结构；如图2所示。
[0062]
湿度敏感模块、微处理单元mcu、存储模块通过层叠封装技术集成在一片衬底材料上得到湿度传感器芯片；第一电极、第二电极之间构成湿度敏感电阻(湿敏电阻)，第一电极、第三电极之间构成湿度敏感电容(湿敏电容)，第二电极、第三电极之间也构成湿度敏感电容(湿敏电容)，且第一电极、第二电极和第三电极互相之间为同一湿度敏感材料；湿度敏感材料制备在衬底的正面，第一电极、第二电极均位于湿度敏感材料的上面，第三电极位于衬底材料的背面；第一电极、第二电极为一对互相围绕而不接触的、其间具有湿度敏感材料的双电极；
[0063]
第一电极、湿度敏感材料、衬底、第三电极构成电容器结构，湿度敏感材料、衬底为电容器的复合介电层；第二电极、湿度敏感材料、衬底、第三电极也构成电容器结构，湿度敏感材料、衬底为电容器的介电层；第一电极、湿度敏感材料、第二电极构成湿度敏感电阻结构，湿度敏感材料作为湿度敏感电阻的湿度敏感材料；
[0064]
在这样的实施方式中，微处理单元mcu根据预设公式，由谐振频率和湿度敏感电阻值分别计算得到两个环境空气湿度参考值，即环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b。
[0065]
在有些实施方式中，传感器芯片则包括湿度敏感模块、测量电路模块、微处理单元mcu、存储模块；即，相比于前述的实施方式，多了独立的存储模块，存储模块用于存储标准参数库；在这样的实施方式中：湿度敏感模块包括湿度敏感材料、衬底、第一电极、第二电极和第三电极；湿度敏感材料、衬底、第一电极、第二电极和第三电极构成三电极结构的湿度敏感型电容
‑‑
电阻复合结构；湿度敏感模块、微处理单元mcu、测量电路模块、存储模块通过层叠封装技术集成在一片衬底材料上得到湿度传感器芯片；第一电极、第二电极之间构成湿度敏感电阻，第一电极、第三电极之间构成湿度敏感电容，第二电极、第三电极之间也构成湿度敏感电容，且第一电极、第二电极和第三电极互相之间为同一湿度敏感材料；如图2所示。
[0066]
湿度敏感材料制备在衬底的正面，第一电极、第二电极均位于湿度敏感材料的上面，第三电极位于衬底材料的背面；第一电极、第二电极为一对互相围绕而不接触的、其间具有湿度敏感材料的双电极；第一电极、湿度敏感材料、衬底、第三电极构成电容器结构，湿度敏感材料、衬底为电容器的复合介电层；第二电极、湿度敏感材料、衬底、第三电极也构成电容器结构，湿度敏感材料、衬底为电容器的介电层；第一电极、湿度敏感材料、第二电极构成湿度敏感电阻(湿敏电阻)结构，湿度敏感材料作为湿度敏感电阻的湿度敏感材料；
[0067]
在这样的实施方式中，所述存储模块中存储有标准参数库，所述标准参数库中同时记录有所述湿度敏感模块的谐振频率和湿度敏感电阻值分别随着湿度敏感材料含水率变化而变化的标准曲线；
[0068]
微处理单元mcu根据测量得到的所述湿度敏感模块的谐振频率和湿度敏感电阻值，对标准参数库中记录的所述湿度敏感模块的谐振频率和湿度敏感电阻值分别随着湿度敏感材料含水率变化而变化的标准曲线，分别进行索引、比较、运算，分别得到环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b。
[0069]
在所有的实施方式中，优选地，所述衬底是具备压电效应的晶体材料。
[0070]
在所有的实施方式中，优选地，第一电极、第二电极为一对叉指电极，如图1和2所示，或一对螺旋形电极，如图3所示，或一对回形电极；
[0071]
在所有的实施方式中，优选地，第一电极、第二电极、第三电极为金电极或银电极；
[0072]
在有些实施方式中，第一电极、第二电极、第三电极均采用蒸镀工艺制备得到；
[0073]
在有些实施方式中，第一电极、第二电极、第三电极均采用溅射工艺制备得到；
[0074]
在有些实施方式中，第一电极、第二电极、第三电极均采用射频磁控溅射工艺制备得到；
[0075]
在所有的实施方式中，优选地，湿度敏感材料为疏水性材料，以避免湿敏传感层在较高的湿度条件下由于溶解在较高湿度下的水中而剥离；
[0076]
作为一种示例，所述湿度敏感材料的前驱体溶液为：由氧化亚铜、氧化锌、4
‑
环氧丙烷氧基咔唑(cas号：53
‑
95
‑
2)、苯甲酸苯酯组成的疏水性油状混合物；
[0077]
优选地，氧化亚铜为1
‑
10μm的颗粒状氧化亚铜，氧化锌为0.5
‑
5μm的棒状氧化锌；
[0078]
优选地，氧化亚铜的重量份为5
‑
8％，氧化锌的重量份为4
‑
7％，4
‑
环氧丙烷氧基咔唑的重量份为3
‑
6％，余量为苯甲酸苯酯。
[0079]
在这里，利用了苯甲酸苯酯、4
‑
环氧丙烷氧基咔唑的疏水性。氧化亚铜，氧化锌则作为湿度敏感材料。
[0080]
所述湿度敏感模块制备方法如下：
[0081]
(a)制备湿度敏感材料的前驱体溶液：在苯甲酸苯酯中加入重量份为5
‑
8％的氧化亚铜、重量份为4
‑
7％的氧化锌、重量份为4
‑
8％的4
‑
环氧丙烷氧基咔唑；将混合物加热至 90
‑
110℃，采用磁力搅拌器进行强力搅拌30
‑
60分钟，形成疏水性油状混合液；
[0082]
(b)湿度敏感材料制备在衬底的正面：将步骤(a)得到的疏水性油状混合液在90
‑ꢀ
110℃条件下旋涂在衬底的正面，然后自然冷却至室温；
[0083]
(c)采用蒸镀工艺或溅射工艺或射频磁控溅射工艺在衬底的背面制备得到第三电极；
[0084]
(d)采用掩膜版，通过蒸镀工艺或溅射工艺或射频磁控溅射工艺在衬底的正面的湿度敏感材料上制备得到第一电极和第二电极；
[0085]
可选地，步骤(c)调整到步骤(a)之前。
[0086]
所述湿度敏感模块包括湿度敏感材料、衬底、上电极和下电极；所述湿度敏感材料为：在苯甲酸苯酯中加入重量份为5
‑
8％的氧化亚铜、重量份为4
‑
7％的氧化锌、重量份为4
‑
8％的4
‑
环氧丙烷氧基咔唑，在90
‑
110℃下进行强力搅拌后形成的混合物。
[0087]
在所有的实施方式中，优选地，第一电极、第二电极之间设置一个由微处理单元mcu控制的电子开关，在测量所述湿度敏感模块的谐振频率时，所述电子开关由微处理单元mcu控制处于导通状态，使得第一电极、第二电极短路连接，其余时间所述电子开关则保持断开状态；优选地，所述电子开关为一对pmos/nmos构成的传输门；传输门的控制端连接至微处理单元mcu。
[0088]
如图4所示，k为电子开关，电子开关受mcu控制；第一电极1、湿度敏感材料4、石英薄片5、第三电极3构成电容器结构c1；第二电极2、湿度敏感材料4、石英薄片5、第三电极3构成电容器结构c2；第一电极1、湿度敏感材料4、第二电极2构成湿度敏感电阻r。
[0089]
在所有的实施方式中，优选地，湿度敏感模块中还集成有温度传感器，温度传感器连接至测量电路模块，测量电路模块将测量得到的湿度敏感材料的温度值传输至微处理单元mcu，微处理单元mcu根据所述温度值对测量得到的环境空气湿度值进行修正。对于利用温度对湿度测量值进行修正，可通过经验公式进行，本领域技术人员有能力根据本发明的描述去实现，在此不再赘述。
[0090]
在所有的实施方式中，测量电路模块用于在测量时执行如下两个测量操作，且两个测量操作的先后次序不作限制：
[0091]
(1)测量电路模块向湿度敏感模块的第一电极和第三电极施加预设频率范围的、频率变化的交流激励信号，测量湿度敏感模块的谐振频率；如图4所示，即交流激励信号加在a和g两点之间，电子开关k处于断开状态；或，
[0092]
测量电路模块向湿度敏感模块的第二电极和第三电极施加预设频率范围的、频率变化的交流激励信号，测量湿度敏感模块的谐振频率；如图4所示，即交流激励信号加在b和 g两点之间，电子开关k处于断开状态；
[0093]
或，优选地，所述电子开关由微处理单元mcu控制处于导通状态，使得第一电极、第8/9 页二电极短路连接，测量电路模块向湿度敏感模块的第一电极、第二电极和第三电极施加预设频率范围的、频率变化的交流激励信号，测量湿度敏感模块的谐振频率；如图4所示，此时左边的湿度敏感模块的等效电路就变为右边的简单电容c形式，即电子开关k处于
导通状态，交流激励信号相当于加在a和g两点之间，c相当于c1和c2并联的等效电容。
[0094]
(2)所述电子开关由微处理单元mcu控制处于断开状态，使得第一电极、第二电极断开连接，测量电路模块向湿度敏感模块的第一电极和第二电极施加直流电信号，测量湿度敏感模块的湿度敏感电阻(湿敏电阻)值；此时，c1和c2相当于电路断路，对湿度敏感电阻(湿敏电阻)值的测量不构成任何影响。
[0095]
所述谐振频率和所述湿度敏感电阻值随着湿度敏感材料含水率变化而变化；
[0096]
所述测量电路模块将测量得到的测量湿度敏感模块的谐振频率和湿度敏感电阻 (湿敏电阻)值传输至微处理单元mcu；
[0097]
微处理单元mcu根据谐振频率和湿度敏感电阻值分别计算得到两个环境空气湿度参考值，即环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b；
[0098]
优选地，环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b的均方值或平均值作为结果输出。具体计算细节请参阅本发明人的两件在先专利申请(cn2019111875813、 cn2019113061843)。
[0099]
在一些实施方式中，湿度传感器芯片还能够自我诊断、更换提醒，具体地：
[0100]
微处理单元mcu包括判别功能模块，判别功能模块执行如下判别功能：
[0101]
微处理单元mcu中的判别功能模块根据计算得到环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b进行自我诊断、判别湿度传感器芯片是否存在故障、或性能老化，具体实现为：
[0102]
预设第一判别阈值，计算前述环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b的差的绝对值；判别环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b的差的绝对值是否大于预设的第一判别阈值；若所述差的绝对值小于预设的第一判别阈值，则：环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b的均方根值或平均值作为结果输出，且表示湿度传感器芯片工作正常；
[0103]
若所述差的绝对值等于或大于预设的第一判别阈值，则：微处理单元mcu进一步输出警告信息，警告信息表示为湿度传感器芯片存在故障，或性能已老化，提示需要检修或更换；
[0104]
优选地，微处理单元mcu中的判别功能模块还预设有第二判别阈值，所述第二判别阈值大于所述第一判别阈值；若所述差的绝对值小于预设的第一判别阈值，则：环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b的均方根值或平均值作为结果输出，且表示湿度传感器芯片工作正常；若所述差的绝对值等于或大于预设的第一判别阈值且小于第二判别阈值，则：微处理单元mcu输出警告信息，警告信息表示为湿度传感器芯片可能存在故障，或性能已轻微老化，推荐检修或更换；
[0105]
若所述差的绝对值等于或大于预设的第二判别阈值，则：微处理单元mcu输出错误信息，错误信息表示为湿度传感器芯片存在故障，或性能已严重老化，必须检修或更换。
[0106]
作为一个示例，预设第一判别阈值为1％rh，第二判别阈值为2％rh；在某次测量9/9页中，微处理单元mcu依据湿度敏感模块的物理性质a随着含水率变化而变化的标准曲线而计算得到的环境空气湿度参考值a为23.27％rh，依据湿度敏感模块的物理性质b随着含水率变化而变化的标准曲线而计算得到的环境空气湿度参考值b为24.11％rh，则，环境空气湿度参考值a与环境空气湿度参考值b的差的绝对值为24.11％rh
‑
23.27％rh＝0.84％
rh，
[0107]
微处理单元mcu中的判别功能模块经过比较，得出：差的绝对值0.84％rh小于预设的第一判别阈值1％rh，因此，表示湿度传感器芯片工作正常，且输出a与b的均方根值23.69％rh作为最终结果输出环境空气湿度值。
[0108]
作为一个示例，预设第一判别阈值为1％rh，第二判别阈值为2％rh；在某次测量中，微处理单元mcu依据湿度敏感模块的物理性质a随着含水率变化而变化的标准曲线而计算得到的环境空气湿度为42.69％rh，依据湿度敏感模块的物理性质b随着含水率变化而变化的标准曲线而计算得到的环境空气湿度为44.57％rh，则，环境空气湿度参考值a与环境空气湿度参考值b的差的绝对值为 44.57％rh
‑
42.69％rh＝1.88％rh，微处理单元mcu中的判别功能模块经过比较，得出：差的绝对值1.88％rh大于预设的第一判别阈值1％rh，但小于第二判别阈值2％rh，因此，微处理单元mcu 输出警告信息，警告信息表示为湿度传感器芯片可能存在故障，或性能已轻微老化，推荐检修或更换。
[0109]
作为再一个示例，预设第一判别阈值为0.5％rh，第二判别阈值为1％rh；在某次测量中，微处理单元mcu依据湿度敏感模块的物理性质a随着含水率变化而变化的标准曲线而计算得到的环境空气湿度为42.69％rh，依据湿度敏感模块的物理性质b随着含水率变化而变化的标准曲线而计算得到的环境空气湿度为44.57％rh，则，环境空气湿度参考值a与环境空气湿度参考值b的差的绝对值为44.57％rh
‑
42.69％rh＝1.88％rh，微处理单元mcu中的判别功能模块经过比较，得出：差的绝对值1.88％rh大于预设的第二判别阈值1％rh，因此，微处理单元mcu输出错误信息，错误信息表示为湿度传感器芯片存在故障，或性能已严重老化，必须检修或更换。
[0110]
由上面的三个示例可知，微处理单元mcu是否输出警告信息或错误信息，还是提示正常工作并输出最终计算结果，取决于预设第一判别阈值和第二判别阈值的大小。
[0111]
而第一判别阈值和第二判别阈值的大小的设置，取决于终端用户对湿度传感器芯片性能劣化的容忍度。若终端用户对湿度传感器芯片性能劣化的容忍度较低，存在精确测量的需求，则可预设较小的第一判别阈值和第二判别阈值；反之，若终端用户对湿度传感器芯片性能劣化的容忍度较高，不需要特别精确的测量需求，则可预设相对大的第一判别阈值和第二判别阈值。另一方面，预设第一判别阈值和第二判别阈值的大小，也会影响到湿度传感器芯片的在役时间。预设第一判别阈值和第二判别阈值较小，则湿度传感器芯片的在役时间就较短；预设第一判别阈值和第二判别阈值较大，则湿度传感器芯片的在役时间就可以长一些。这完全取决于终端客户对于测量准确度、使用成本的需求。
[0112]
在说明书中所记载的各个实施方式中，所采取的技术手段是互不冲突的，即可以自由组合，构建成不同的技术方案。这些可能的排列组合出的技术方案，均视为已经记载在本技术的原始申请文件中。除非作出了特别声明，某些技术手段在技术上是矛盾的，不能在同一个技术方案中并存。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。