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...     

基于羟基磷灰石的QCM湿度传感器研究

随着物联网信息化技术的发展,湿度传感器检测精度的要求越来越高,研究具有更好湿敏特性的材料变得日益重要.采用溶胶凝胶法制备了一种具有均匀棒状结构、绿色无毒的羟基磷灰石纳米材料,并将其负载在石英晶体微天平(QCM)上,构筑了高稳定性和敏感性的湿度传感器.通过测量QCM的共振频移,研究了所构筑传感器的湿敏特性,其共振频移源于...     

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。     

湿度传感元件制备、封装及检测电路设计的研究进展

湿度传感器是一种用于感知环境湿度参数的器件,在气象探测、农业种植、工业制造、馆藏存储等领域应用广泛。湿度传感器的检测特性主要由湿敏材料、检测电极、封装及检测电路共同决定,其中湿敏材料的材料特性和结构特征对传感性能的影响最为显著,也是该领域的研究热点。讨论了湿度传感元件的感湿机理和湿敏材料的分类,介绍了湿度传感器的检测参数及优化,阐述了纳米湿敏材料在湿度传感器中的应用,对常用的湿度传感器封装方案和检测电路设计进行了综述。     

光学湿度传感器

介绍了光学湿度传感器及其机理,阐述了光湿敏薄膜材料与制备方法,总结了光学湿度传感器的发展现状,重点介绍了近年来发展的各种光学检测方法,最后提出了光学湿度传感器今后的研究发展方向.     

湿度传感器封装的研究进展

湿敏芯片的关键元件是湿度传感器，为了延长湿敏元件的使用寿命，提高湿度传感器的性能，必须对湿敏芯片进行封装。本文主要介绍了湿度传感器封装的研究现状和发展趋势，详细描述了TO、SIP、SOP、LCC等几种湿度传感器封装形式的结构、工艺以及特点，指出了各种封装形式的优缺点。并且对湿度传感器封装的发展趋势作了一定的探讨，指出了SOP，LCC等封装方法将是未来湿度传感器的主流封装方法。     

DPC结露传感器通过技术鉴定

湿敏传感器技术的一个新型领域——非线性湿敏传感器“DPC结露传感器”,于1991年12月5日在电子科技大学通过技术鉴定。 DPC结露传感器系电子聚合物复合膜电阻式非线性沮敏湿度检测元件。具有全湿度范围,高温与水份开关及结露检测正特性:非线性响应好,响应时间短,湿滞回差小,精度高、工作温度范围宽;耐污染、长期稳定与可靠性;体积小,无需加     

基于聚酰亚胺材料的FBG湿度传感特性研究

提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)侧面镀膜感湿的新型全光纤湿度计,选取具有高湿敏特性和线膨胀系数(9.432×10-5%RH)的改性聚酰亚胺(PI)作为湿敏材料。通过在FBG侧面涂覆5种不同厚度的PI薄膜,检测厚度对传感器灵敏度和响应时间的影响,实验结果与理论计算符合很好,通过测试,PI薄膜厚为21μm时,传感器的湿度灵敏度为2.67×10-6/%RH,响应时间小于8s,有很好的实际应用前景。     

基于聚乙烯醇-铝薄膜的光纤温湿度传感器研究

提出一种基于聚乙烯醇(PVA)-Al薄膜的光纤倏逝波耦合温湿度传感器研究,主要包括湿度测量传感器和温度补偿传感器。湿度测量传感器是在单模光纤(SMF)熔融拉锥后的锥区涂覆一层PVA湿敏材料制成,温度补偿传感器是在湿度测量传感器的表面镀覆一层金属Al薄膜制成。实验结果表明:当锥区长为14.04mm、PVA涂覆层的厚为2.2μm时,湿度测量传感器的湿度灵敏度为0.154 1dBm/%,温度对它的影响为0.019 7dBm/℃,可实现湿度50~98%的测量;当Al薄膜厚为168.63nm时,温度补偿传感器的温度灵敏度为0.019 1dBm/℃,通过实验装置能够实现对湿度测量传感器的温度补偿。     

FBG湿度传感特性的研究

在研究光纤布拉格光栅（FBG）传感器的基础上,分析了FBG的湿度传感特性。以聚酰亚胺（PI）薄膜为湿敏涂覆层的FBG,当湿度升高时,由于涂覆层的膨胀,导致FBG因应变而增长,使布拉格波长发生变化,从而实现对湿度传感。实验结果表明,PI薄膜涂覆的FBG是一种性能很好的湿度传感元件。     

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.     

新型声表面波湿度传感器的研究

乐甫(Love)波其质点振动方向垂直于传播方向,同时又平行于基片表面,在基片法线方向上无振动分量。因此当基于Love波的电子器件在接触液体时Love波能量损耗很少,因而乐甫波声表面波(SAW)传感器主要用于液相检测。在石英上表面及在其上面淀积的SiO2薄膜中激发、传播的乐甫波对SiO2薄膜质量的变化很敏感,因此该文研究了基于乐甫波的湿度传感器感知气体环境的湿度含量。该文乐甫波湿度传感器采用42.75°Y-旋转切割石英基片,传播方向为[0°,132.75°,90°]。吸湿膜采用APCVD制作的多孔SiO2薄膜,此类膜比PECVD制作的SiO2膜疏松,吸湿、脱湿迅速。传感器灵敏度为62kHz/%RH,最大湿滞约3%,测得的湿敏特性、迟滞特性表明,Love波SAW湿度传感器线性度较好,实验验证了该结构具有很好的气体测试前景。     

纺织基底无芯片RFID 湿度传感器

研制了一种无湿敏材料的纺织基底无芯片RFID 湿度传感器用于检测环境湿度。通过射频仿真软件 HFSS,获得谐振频率在2. 45 GHz 具有较高品质因数的纺织基底谐振器模型,对以谐振频率偏移量作为灵敏度指标 的检测原理进行了仿真。利用丝网印刷工艺和刻绘工艺分别在不同类型纺织物上制作了无芯片RFID 湿度传感器, 系统研究了制作工艺、纺织品类型和厚度对传感器湿敏特性的影响。结果表明,0. 5 mm 厚度下不同基底类型湿度传 感器的灵敏度由高至低依次为:棉基底、亚麻基底、聚酯纤维基底,恢复特性呈相反顺序,其中棉基底传感器在高湿 范围内平均灵敏度达3. 8 MHz/ %RH,聚酯纤维基底传感器恢复度达86%;相同类型的棉纺织基底下基底厚度越大, 平均湿度灵敏度越高,恢复特性越差。传感器稳定性测试表明传感器具有较好的中长期稳定性。对纺织基底湿度 传感器的感湿机理进行了分析,纺织纤维中的亲水基团与水分子间形成氢键,改变了基底的介电参数,传感器的湿 敏特性与组成纺织品的纤维成分、纤维细度、编织方式有关。     

湿度和频率对湿敏元件电学特性的影响

在印有梳状电极的石英玻璃表面涂覆氧化钛纳米薄膜制备湿敏元件,研究不同湿度、不同频率下的电学特性。结果表明,随着湿度的增大,湿敏元件的电阻值、阻抗值减小,电容增大;当湿度一定时,电阻值、电容值都随频率的增大而减小;工作频率为0.01 kHz、相对湿度高于40%时,具有较好的湿敏特性。实验说明湿敏元件中不仅电子、离子浓度发生变化,材料的极化也发生了变化。     

基于并联法布里-珀罗干涉仪游标效应的增敏光纤湿度传感器

为了提高光纤湿度传感器的灵敏度,提出了一种基于并联光纤法布里-珀罗干涉仪(Fabry-Perot interferometers, FPIs)游标效应的增敏型湿度传感器,并进行了实验验证。该传感器由两个基于内径4μm石英毛细管的光纤FPI通过2×2耦合器并联组成,其中一个FPI作为传感FPI,其末端镀有湿敏特性的琼脂糖薄膜,另一个作为参考FPI。论文分析了器件的湿度传感工作原理,实验结果论证了该理论分析的正确性。实验显示,并联FPI游标效应器件在40%RH—60%RH范围内其灵敏度高达0.843 9 nm/%RH,较之单一FPI的灵敏度提高了9倍,是并联FPI反射谱直接波谷追踪波长解调灵敏度的44倍。增加FPI末端湿敏膜厚度,其灵敏度进一步提高至1.12 nm/%RH。该传感器制备简单、尺寸小、灵敏度高,在湿度测试方面具有潜在的应用价值。     

薄膜厚度对钛酸钡类薄膜传感器敏感特性的影响

利用氩离子束溅射技术,分别在SiO2/Si衬底上淀积了0.5 mm、1 mm和2 mm的Ba1-xLaxNbyTi1–yO3薄膜,并探讨了薄膜厚度对MIS电容湿敏特性的影响以及薄膜厚度对薄膜电阻的光敏和热敏特性的影响。实验结果表明:0.5 mm膜厚的MIS电容传感器具有比2 mm膜厚的MIS电容传感器高9倍的湿敏灵敏度。用孔隙率和孔径分布物理模型分析得出,薄膜越薄,膜的孔隙率越高,器件的湿敏灵敏度越高。反之,薄膜越厚,光吸收越强,薄膜电阻的光敏灵敏度越高;但薄膜厚度对薄膜电阻热敏特性的影响甚微,敏感机理与薄膜的微观结构可解释这些现象。     

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。     

一种新颖湿度传感器的研制

高分子湿敏电阻型湿度传感器的机理，构成及调试要点。     

电容式聚酰亚胺湿敏元件保护膜研究

采用49-1,PI-5,DOW184以及CAB551四种有机物作为湿敏元件的保护层材料,制作带有保护层的电容式湿敏元件,并对其湿度响应特性与耐污染能力进行研究。实验结果表明,49-1具有更好的综合性能,其湿滞变化为0.18%RH,涂覆后响应时间为11s,污染后初始容值变化为0.190p F,相比于无保护膜的湿度敏感元件变化值减小约20倍,具有良好耐污染特性。该层薄膜不仅起到了保护湿敏元件的作用,且可以降低湿敏元件在有机污染物中的漂移,提高电容式湿敏元件的稳定性。