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石英晶体振荡湿度传感器

发布时间:2010-02-20 19:12:43  来源:838电子    作者:瑞年   更新20171217 130422

1. 构造与原理
晶体本身是压电材料,依切面的不同有不同的振动频率系数,亦即所谓频率常数( frequency constant,Hz-m)。由频率常数的关系可知同一切面,不同厚度的水芯片,将有不同的振荡频率。且当水芯片存在空气中时,它会吸附空气中之水吩,使其外观密度增加,而使振荡频率改变,此即为晶体振荡湿度传感器的工作原理。图1为石英晶体振荡湿度传感器的基本结构,除了外围多加一层用来吸收水份的聚酰胺树脂吸湿膜之外,其余均与一般晶体振荡器相似。AT cut,100MHz程度的晶体振荡子表面上被覆树脂膜(厚1~2μm)


图1 水晶振荡式湿度传感器的构造模式图
2. 特性
设有一厚度为t,切面的频率常数为N,及密度为ρ的水芯片,因水蒸气使其外观密度ρ产生变化,设为△ρ,则其共振频率变化
△f 可表成下式


由此式可知因湿度增加而使ρ增大△ρ,而共振频率将由f 减少△f,图2即为振荡频率与相对湿度的关系。此类传感器适用于温度为0~50℃,湿度为0~100%RH的范围,其测定精密度在±5%以内,其使用之频率通常在常在10MHz。

 

         图2 传感器的周波数应答


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