DE2408902A1

DE2408902A1 - MOISTURE SENSOR

Info

Publication number: DE2408902A1
Application number: DE19742408902
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Rer Nat Fritsche; Hans Dr Rer Nat Lippold; Juergen Dipl Phys Voigt
Original assignee: Luft und Kaeltetechnik VEB
Current assignee: Luft und Kaeltetechnik VEB
Priority date: 1973-03-06
Filing date: 1974-02-23
Publication date: 1974-09-12
Also published as: NL7402701A; DD103728A1

Description

Feucht emeßfühler Die Erfindung betrifft einen Feuchtemeßfühler zum Messen der relativen Feuchte im Bereich > 10 % relativer Feuchte nach dem Prinzip der Messung der elektrischen Leitfähigkeit einer hygroskopischen Schicht, die aus einem Salz, vorzugsweise dem Lithiumchlorid besteht. Moisture sensor The invention relates to a moisture sensor for Measuring the relative humidity in the range> 10% relative humidity according to the principle the measurement of the electrical conductivity of a hygroscopic layer that consists of a salt, preferably lithium chloride.

Es sind verschiedene Meßgeräte für die Messung der Luftfeuchtigkeit bekannt. Das älteste Prinzip ist das Messen mit einem Haarhygrometer, wobei nur eine begrenzte Genauigkeit erreicht wird. Das gleiche gilt auch für die Verwendung anderer Pasern oder Häute, die eine feuchtigkeitsabhängige Längenänderung ausführen. Das weitverbreitete Psychrometer, bei dem zwei Temperaturen (Trocken- und Peuchttemperatur) mit Thermometern gemessen werden, ist kompliziert im Aufbau und in der Handhabung, bedarf einer ständigen Wartung und ist sehr störanfällig. Bequem in der Anwendung sind elektrische Hygrometer, die direkt ein elektrischen Ausgangssignal liefern.There are various measuring devices for measuring air humidity known. The oldest principle is measuring with a hair hygrometer, whereby only a limited accuracy is achieved. The same goes for its use other pasers or skins that change length depending on moisture. The widespread psychrometer, in which two temperatures (dry and wet temperature) Measured with thermometers is complicated to set up and use, requires constant maintenance and is very prone to failure. Convenient to use are electrical hygrometers that provide a direct electrical output signal.

Weit verbreitet ist der Lithiumchlorid-Taupunktfühler, bei dem eine tiOl-Schicht mittels einer Reglerschaltung über eine Heizung auf dem Umwandlungspunkt zwischen kristallinem Salz und gesättigter Lösung gehalten wird. Die Temperatur dieses Punktes wird mittels eines Thermometers gemessen und ist ein Maß für den Taupunkt der umgebenden Luft.The lithium chloride dew point sensor is widely used, with one TiOl layer by means of a regulator circuit via a heater on the transition point is held between crystalline salt and saturated solution. The temperature this point is measured by means of a thermometer and is a measure of the Surrounding air dew point.

Prinzipbedingt besitzt dieser Fühler eine große Trägheit, begrenzte Genauigkeit, eine Abhängigkeit von der Luftgeschwindigkeit sowie einen großen Wartungsaufwand.Due to its principle, this sensor has great, limited inertia Accuracy, a dependency on the air speed as well as a high maintenance effort.

Es sind auch elektrolytische Fühler bekannt, bei denen die elektrische Leitfähigkeit einer elektrolytischen Schicht in Abhängigkeit von der umgebenden Luftfeuchtigkeit gemessen wird. Als hygroskopische Stoffe werden hierfür meist Salze bzw. Salzlösungen, vorzugsweise LiCl, verwendet, die in ein Verdickungsmittel wie Polyvinylalkohol oder Polyvinylacetat eingebettet sind, um ein Abfließen zu verhindern. Diese Verdickungsmittel vermindern jedoch die Wirksamkeit der hygroskopischen Schicht, da die Zusätze zwischen 20 ... 60 Gewichtsprozenten liegen und außerdem sind diese Stoffe temperaturempfindlich, wodurch die Fühler nur einen begrenzten thermischen Einsatzbereich aufweisen.There are also known electrolytic sensors in which the electrical Conductivity of an electrolytic layer as a function of the surrounding Humidity is measured. The most common hygroscopic substances used for this are salts or salt solutions, preferably LiCl, used in a thickener such as Polyvinyl alcohol or polyvinyl acetate are embedded to prevent drainage. However, these thickeners reduce the effectiveness of the hygroscopic layer, since the additives are between 20 ... 60 percent by weight and, moreover, these are Substances sensitive to temperature, which means that the sensors only have a limited thermal Have area of application.

In letzter Zeit sind auch kapazitive Meßfilhftr bekannt geworden, bei denen die Kapazität einer zwischen zwei Metallelektroden befindlichen Adsorptionsschicht gemessen wird. Diese Fühler können jedoch nur im Bereich sehr kleiner Luftfeuchten vorteilhaft eingesetzt werden.Lately capacitive measuring filters have also become known, where the capacity of an adsorption layer located between two metal electrodes is measured. However, these sensors can only work in the area of very low humidity can be used advantageously.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Feuchtemeßfühler besonders hinsichtlich Trägheit und Temperaturempfindlichkeit zu beseitigen und einen puhler zu entwickeln, der bei einfachem Aufbau und billiger Herstellung einen weiten Anwendungsbereich besitzt.The purpose of the invention is to overcome the disadvantages of the known Moisture sensors especially with regard to inertia and temperature sensitivity eliminate and develop a puhler that is simple in construction and cheaper Manufacturing has a wide range of applications.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Feuchtemeßfühler zu entwickeln, der auf dem Prinzip der Messung der Leitfähigkeit einer hygroskopischen Schicht, vorzugsweise einer LiCl-Schicht beruht, wobei die Messung einer relativen Feuchte > 10 % mit hoher Genauigkeit, bei kleinen Einstellzeiten und in einem weiten Remperaturbereich durchgeführt werden kann.The object of the invention is to provide a humidity sensor develop based on the principle of measuring the conductivity of a hygroscopic Layer, preferably a LiCl layer is based, the measurement being a relative Humidity> 10% with high accuracy, with short setting times and all in one wide temperature range can be carried out.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine hygroskopische Salzschicht, die vorzugsweise aus LiOl besteht, in eine Tonschicht eingebettet ist, die durch Aufbrennen auf eine temperaturbeständige Unterlage eine poröse Struktur besitzt und wobei die Meßelektroden, die kammartig ineinandergreifen, auf dieser Tonschicht angeordnet sind. Die Tonschicht ist dabei sehr dünn und hat vorzugsweise eine Stärke von 1 ... 10 pm. Die temperaturbeständige Unterlage besteht vorzugsweise aus Quarz, dichter Keramik oder Glas. Der Ton wird vor dem Aufbringen auf die Unterlage durch Auswaschen in destilliertem Wasser gereinigt und durch Sedimentation von großen Körnern befreit.According to the invention this is achieved in that a hygroscopic Salt layer, which preferably consists of LiOl, is embedded in a clay layer, which by burning onto a temperature-resistant base a porous structure possesses and wherein the measuring electrodes, which intermesh like a comb, on this Clay layer are arranged. The clay layer is very thin and preferably has a thickness of 1 ... 10 pm. The temperature-resistant pad is preferably made made of quartz, dense ceramic or glass. The clay is applied to the base prior to application Purified by washing in distilled water and by sedimentation of large Grains exempt.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird erreicht, daß sich eine gleichmäßig dünne iCl-Salzschicht ausbildet, deren Dicke sich in Abhängigkeit ihrer Konzentration entsprechend der relativen Feuchte der Umgebungsluft verändert und damit zu einer großen Widerstandsänderung der leitfähigen Schicht fahrt. Dadurch wird es ermöglicht, sehr genaue Messungen der jeweiligen Luftfeuchtigkeit durchzuführen. Durch die feste Einbettung in die poröse, hochtemperaturbeständige Tonschicht kann das Salz bei langzeitiger Einwirkung großer Feuchtigkeit weder verlaufen noch kann die Hüllgerüststruktur des gebrannten Tones von Temperatureinwirkung zerstört werden.The solution proposed according to the invention achieves that an evenly thin layer of iCl salt forms, the thickness of which varies depending on the their concentration changes according to the relative humidity of the ambient air and thus leads to a large change in resistance of the conductive layer. Through this it is possible to carry out very precise measurements of the respective air humidity. As it is firmly embedded in the porous, high-temperature-resistant clay layer, the salt will neither run nor can it run in the event of long-term exposure to high levels of moisture the shell structure of the fired clay can be destroyed by the action of temperature.

Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Feuchtemeßfühler kann somit in einem Temperaturbereich von - 30 0C ... + 150 0C eine relative Feuchte von 10 ... 100 q& % mit großer Genauigkeit bei kurzen Einstellzeiten gemessen werden.The humidity sensor proposed according to the invention can thus a relative humidity of 10 in a temperature range of - 30 0C ... + 150 0C ... 100 q &% can be measured with great accuracy with short response times.

Der Aufbau des Feuchtemeßfühlers soll nachstehend an einem Ausführungæbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1 Draufsicht auf den meßfühler Fig. 2 Schnitt A-A nach Fig. 1 Auf einem Quarzglasplättchen 1 befindet sich auf beiden Seiten je eine Tonschicht 2 und 2', die durch Aufbrennen auf das Quarzglasplättchen 1 eine poröse Struktur erhalten hat. In den so gebildeten Poren der Tonschicht befindet sich Liöl-Lösung, mit der die Tonschicht 2; 2' beim Auftragen auf das Quarzglasplättchen 1 vor oder nach dem Brennen getränkt wurde. Die Tonschicht 2; 2' wird somit zum Hüllgerüst für das Salz. Auf die Tonschichten 2; 2' sind Elektroden 3; 4 bzw. 3'; 4' so aufgedampft, daß sie jeweils kammartig ineinandergreifen. Mittels Wechselstrom wird zwischen den Elektroden 3 und 4 bzw. 3' und 4' der Widerstand des LiCl-Salzes gemessen, das in dem Hüllgerüst der Tonschichten 2; 2' eingelagert ist, und dessen elektrische Leitfähigkeit sich mit Veränderung der Luftfeuchtigkeit ebenfalls verändert.The structure of the humidity sensor is shown below using an example are explained in more detail. In the accompanying drawings: FIG. 1 shows a plan view the sensor Fig. 2 section A-A of Fig. 1 On a quartz glass plate 1 there is a layer of clay 2 and 2 'on both sides, which are burned on on the quartz glass plate 1 has received a porous structure. In those so educated Pores of the clay layer are Li oil solution with which the clay layer 2; 2 'at Application to the quartz glass plate 1 was soaked before or after firing. The clay layer 2; 2 'thus becomes the shell structure for the salt. On the clay layers 2; 2 'are electrodes 3; 4 or 3 '; 4 'so vaporized that they are each comb-like interlock. An alternating current is used between electrodes 3 and 4 or 3 'and 4' the resistance of the LiCl salt measured in the shell structure of the clay layers 2; 2 'is embedded, and its electrical conductivity changes with change the humidity also changed.

Zur Erreichung einer möglichst gleichmäßigen Porenstruktur der Tonschichten 2; 2' wird dieser vor Auftragen auf das Quarzglasplättchen 1 in destilliertem Wasser ausgewaschen und durch Sedimentation von großen Körnern befreit.To achieve a pore structure of the clay layers that is as uniform as possible 2; 2 'this is before application to the quartz glass plate 1 in distilled water washed out and freed from large grains by sedimentation.

Claims

1 humidity sensor for measuring a relative humidity in the range> 10 % relative humidity based on the principle of measuring electrical conductivity a hygroscopic layer consisting of a salt, preferably lithium chloride, characterized in that the hygroscopic, preferably consisting of LiCl Salt layer in a burned onto a temperature-resistant base (1), a Porous structure possessing, clay layer (2; 2 ') is embedded, and wherein measuring electrodes (3; 4 and 3 '; 4f) on the clay layer (2; 2') in a comb-like interlocking arrangement are.

2. Humidity sensor according to claim 1, characterized in that the clay layer (2; 2 ') is very thin and preferably a thickness of 1 ... 10 Y m has.

3. humidity sensor according to claim 1 and 2, characterized in that that the temperature-resistant base (1) made of quartz, dense ceramic or glass consists.

4. Moisture sensor according to claim 1 to 3, characterized in that that the clay before application to the base (1) by washing in distilled Water has been purified and freed from large grains by sedimentation.

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