[go: up one dir, main page]

RU2492461C1 - Method of measurement of humidity - Google Patents

Method of measurement of humidity Download PDF

Info

Publication number
RU2492461C1
RU2492461C1 RU2012108339/28A RU2012108339A RU2492461C1 RU 2492461 C1 RU2492461 C1 RU 2492461C1 RU 2012108339/28 A RU2012108339/28 A RU 2012108339/28A RU 2012108339 A RU2012108339 A RU 2012108339A RU 2492461 C1 RU2492461 C1 RU 2492461C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
surface acoustic
acoustic waves
output
signal
humidity
Prior art date
Application number
RU2012108339/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Владимирович Анцев
Иван Георгиевич Анцев
Сергей Владимирович Богословский
Геннадий Анатольевич Сапожников
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс"
Priority to RU2012108339/28A priority Critical patent/RU2492461C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2492461C1 publication Critical patent/RU2492461C1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: on the sensor element on surface acoustic waves and on the reference device on the surface acoustic waves an interrogation signal is set, which is converted in the sensor element on the surface acoustic waves and the reference device on the surface acoustic waves. The amplitude of the signal envelope at the output of sensor element on the surface acoustic waves and the amplitude of the signal envelope at the output of the reference device on the surface acoustic waves is registered, and the amount of humidity is determined by the ratio of the amplitude of the signal envelope at the output of the sensor element on the surface acoustic waves and the amplitude of the signal envelope at the output of the reference device on the surface acoustic waves.
EFFECT: improvement of operation speed in measurement of humidity.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения влажности.The invention relates to the field of measurement technology and can be used in instrumentation and engineering for measuring moisture.

Известен чувствительный элемент влажности, представляющий собой линию задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ) (Wireless passive SAW identification marks and sensors. L. Reindl, 2-nd Int. Symp. Acoustic wave devices for future mobile communicstion systems, Chiba univ., 2004), на поверхность которой нанесен влагочувствительный материал. Конструктивно линия задержки состоит из двух встречно-штыревых преобразователей (ВШП), расположенных на пьезоплате напротив друг друга. В качестве информационного сигнала используется время задержки.A known moisture sensing element is a delay line for surface acoustic waves (SAW) (Wireless passive SAW identification marks and sensors. L. Reindl, 2-nd Int. Symp. Acoustic wave devices for future mobile communicstion systems, Chiba univ., 2004 ), on the surface of which a moisture-sensitive material is applied. Structurally, the delay line consists of two interdigital converters (IDT) located on the piezoelectric board opposite each other. The delay time is used as an information signal.

Недостатком этих чувствительных элементов влажности является большая инерционность датчиков влажности.The disadvantage of these moisture sensors is the large inertia of the humidity sensors.

Известен также чувствительный элемент влажности, представляющий собой одновходовый резонатор (В.В. Малов. Пьезорезонансные датчики, М.: Энергоатомиздат, 1989 г. - 272 с.) на поверхность которого нанесен влагочувствительный материал. Конструктивно резонатор состоит из ВШП структуры и расположенных по обе стороны от ВШП отражающих структур. В качестве информационного сигнала используется собственная (резонансная частота резонатора). Недостатком этих резонаторов, применительно к измерению влажности, является большая инерционность датчиков влажности.A moisture sensing element is also known, which is a single-input resonator (V.V. Malov. Piezoresonance sensors, M .: Energoatomizdat, 1989 - 272 p.) On the surface of which a moisture-sensitive material is applied. Structurally, the resonator consists of an IDT structure and reflective structures located on both sides of the IDT. As an information signal, the intrinsic (resonant frequency of the resonator) is used. The disadvantage of these resonators, in relation to the measurement of humidity, is the large inertia of the humidity sensors.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является чувствительный элемент влажности, представляющий собой дисперсионную линию задержки (Wireless passive SAW identification marks and sensors. L. Reindl, 2-nd Int. Symp.Acoustic wave devices for future mobile communicstion systems, Chiba univ., 2004) на поверхность которой нанесен влагочувствительный материал. Конструктивно дисперсионная линия задержки состоит из ВШП и расположенных на пьезоплате с одной стороны от ВШП отражающих структур в виде системы канавок с переменным периодом, образующих дисперсионную структуру. В качестве информационного сигнала используется время задержки. По сравнению с резонаторами и линиями задержки чувствительный элемент влажности с дисперсионными структурами имеет большую чувствительность.The closest in technical essence to the invention is a moisture sensing element, which is a dispersive delay line (Wireless passive SAW identification marks and sensors. L. Reindl, 2-nd Int. Symp.Acoustic wave devices for future mobile communicstion systems, Chiba univ., 2004) on the surface of which a moisture-sensitive material is applied. Structurally, the dispersion delay line consists of IDTs and reflecting structures located on the piezoelectric board on one side of IDT in the form of a system of grooves with a variable period forming a dispersion structure. The delay time is used as an information signal. Compared to resonators and delay lines, a moisture sensor with dispersion structures has a higher sensitivity.

Недостатком чувствительных элементов влажности, представляющих собой дисперсионную линию задержки, также является большая инерционность датчиков влажности.The disadvantage of humidity sensitive elements, which are a dispersion delay line, is also the large inertia of the humidity sensors.

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании для измерения влажности, известного чувствительного элемента влажности - дисперсионной линии задержки -прототипа, является следующий его недостаток: переходный период (абсорбция или испарение влаги во влагочувствительном материале при изменении влажности в окружающей среде) во влагочувствительном материале составляет не менее 5 с.The reason that impedes the obtaining of the technical result indicated below when using a well-known moisture sensitive element — the dispersion delay line —prototype for moisture measurement is the following disadvantage: a transition period (absorption or evaporation of moisture in a moisture-sensitive material when humidity changes in the environment) in a moisture-sensitive material not less than 5 s.

Задачей настоящего изобретения является повышение быстродействия при измерении влажности.The objective of the present invention is to improve the performance when measuring humidity.

Технический результат достигается тем, что предлагается способ измерения влажности, состоящий в том, что на чувствительный элемент на поверхностных акустических волнах и на эталонное устройство на поверхностных акустических волнах подается запросный сигнал, который преобразуется в чувствительном элементе на поверхностных акустических волнах и эталонном устройстве на поверхностных акустических волнах, при этом регистрируется амплитуда огибающей сигнала на выходе чувствительного элемента на поверхностных акустических волнах и амплитуда огибающей сигнала на выходе эталонного устройства на поверхностных акустических волнах и величина влажности определяется по соотношению амплитуды огибающей сигнала на выходе чувствительного элемента на поверхностных акустических волнах и амплитуды огибающей сигнала на выходе эталонного устройства на поверхностных акустических волнах.The technical result is achieved by the fact that a method for measuring humidity is proposed, which consists in the fact that a request signal is transmitted to a sensor on surface acoustic waves and to a reference device on surface acoustic waves, which is converted into a sensor on surface acoustic waves and a reference device on surface acoustic waves waves, while the amplitude of the envelope of the signal is recorded at the output of the sensing element on surface acoustic waves and amp ituda signal envelope at the output of a reference device of the surface wave and the humidity is determined by the ratio of the amplitude of the signal envelope at the output of the sensor for surface acoustic waves and the signal envelope amplitude at the output of the reference device on the surface acoustic waves.

В качестве информационного сигнала используется соотношение амплитуд огибающей сигнала на выходе чувствительного элемента на поверхностных акустических волнах и огибающей сигнала на выходе эталонного устройства на поверхностных акустических волнах.As an information signal, the ratio of the amplitudes of the envelope of the signal at the output of the sensing element on the surface acoustic waves and the envelope of the signal at the output of the reference device on the surface acoustic waves is used.

Качественным отличием предлагаемого способа от аналогов является использование физического эффекта поглощения энергии ПАВ жидкостями, в то время как аналоги используют эффект замедления скорости ПАВ специальными влагочувствительными материалами.A qualitative difference of the proposed method from analogues is the use of the physical effect of energy absorption of surfactants by liquids, while analogues use the effect of slowing down the speed of surfactants with special moisture-sensitive materials.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:The invention is illustrated in the drawing, where:

на фиг.1 - приведены структуры сигналов устройств на ПАВ при измерении влажности.figure 1 - shows the signal structure of devices on the surfactant when measuring humidity.

Предлагается способ измерения влажности, состоящий в том, что на чувствительный элемент на поверхностных акустических волнах и на эталонное устройство на поверхностных акустических волнах подается запросный сигнал 1, который преобразуется в чувствительном элементе на поверхностных акустических волнах и эталонном устройстве на поверхностных акустических волнах, при этом регистрируется амплитуда огибающей сигнала на выходе чувствительного элемента на поверхностных акустических волнах А2 и амплитуда огибающей сигнала на выходе эталонного устройства на поверхностных акустических волнах А1 и величина влажности определяется по соотношению А2/А1 - амплитуды огибающей сигнала на выходе чувствительного элемента на поверхностных акустических волнах и амплитуды огибающей сигнала на выходе эталонного устройства на поверхностных акустических волнах.A method for measuring humidity is proposed, consisting in the fact that a request signal 1 is supplied to a sensitive element on surface acoustic waves and on a reference device on surface acoustic waves, which is converted into a sensitive element on surface acoustic waves and a reference device on surface acoustic waves, the amplitude of the envelope of the signal at the output of the sensing element on the surface acoustic waves A2 and the amplitude of the envelope of the signal at the output of the etalon of a device based on surface acoustic waves A1 and the humidity value is determined by the ratio A2 / A1 - the amplitude of the envelope of the signal at the output of the sensing element on the surface acoustic waves and the amplitude of the envelope of the signal at the output of the reference device on the surface acoustic waves.

Чувствительный элемент на ПАВ для измерения влажности при этом состоит из пьезоплаты, на которой сформированы ВШП и отражающие структуры. Отражающие структуры могут быть выполнены в виде периодической системы канавок.In this case, a sensitive element on a surfactant for measuring moisture consists of a piezoelectric plate on which IDTs and reflective structures are formed. Reflective structures can be made in the form of a periodic system of grooves.

Пьезоплата может быть выполнена из пьезоэлектрического материала (например, кварца).The piezoelectric plate can be made of a piezoelectric material (e.g., quartz).

Формирование ВШП может быть реализовано по технологии фотолитографии и травления. Формирование канавок отражающих структур может быть реализовано по технологии травления через маску.The formation of IDT can be implemented using photolithography and etching technology. The formation of grooves of reflective structures can be realized by etching through a mask.

Способ работает следующим образом.The method works as follows.

На чувствительный элемент на поверхностных акустических волнах и на эталонное устройство на поверхностных акустических волнах подается запросный сигнал 1, который преобразуется в чувствительном элементе на поверхностных акустических волнах и эталонном устройстве на поверхностных акустических волнах, при этом регистрируется амплитуда огибающей сигнала на выходе чувствительного элемента на поверхностных акустических волнах А2 и амплитуда огибающей сигнала на выходе эталонного устройства на поверхностных акустических волнах А1 и величина влажности определяется по соотношению А2/А1 - амплитуды огибающей сигнала на выходе чувствительного элемента на поверхностных акустических волнах и амплитуды огибающей сигнала на выходе эталонного устройства на поверхностных акустических волнах.A request signal 1 is supplied to a sensitive element on surface acoustic waves and on a reference device on surface acoustic waves, which is converted into a sensitive element on surface acoustic waves and a reference device on surface acoustic waves, and the amplitude of the envelope of the signal at the output of the sensitive element on surface acoustic waves is recorded A2 waves and the amplitude of the envelope of the signal at the output of the reference device on the surface acoustic waves A1 and ve Jicin humidity is determined by the ratio A2 / A1 - the signal envelope amplitude at the output of the sensor for surface acoustic waves and the signal envelope amplitude at the output of the reference device on the surface acoustic waves.

При изменении влажности окружающей пьезоплату среды изменяется практически без задержки и влажность на поверхности пьезоплаты.When the humidity of the environment surrounding the piezoelectric plate changes, the humidity on the surface of the piezoelectric plate changes without delay.

Чем выше концентрация паров жидкости (в частности воды) на поверхности пьезоплаты тем больше поглощается акустическая энергия ПАВ и соответственно тем меньше выходной сигнал чувствительного элемента на ПАВ. В то же время эталонное устройство на ПАВ не реагирует на влажность окружающей среды, поскольку изолировано от окружающей среды.The higher the concentration of liquid vapor (in particular water) on the surface of the piezoelectric board, the more the acoustic energy of the surfactant is absorbed and, accordingly, the lower the output signal of the sensitive element on the surfactant. At the same time, the reference device for surfactants does not respond to environmental humidity, since it is isolated from the environment.

В качестве информационного сигнала используется соотношение амплитуд огибающей сигнала на выходе чувствительного элемента на поверхностных акустических волнах и огибающей сигнала на выходе эталонного устройства на поверхностных акустических волнах.As an information signal, the ratio of the amplitudes of the envelope of the signal at the output of the sensing element on the surface acoustic waves and the envelope of the signal at the output of the reference device on the surface acoustic waves is used.

На основе градуировочной зависимости (соотношение амплитуд -влажность) изменению амплитуды огибающей сигнала на выходе чувствительного элемента влажности можно соотнести величину влажности.Based on the calibration dependence (amplitude – humidity ratio), a change in the amplitude of the envelope of the signal at the output of the humidity sensor can correlate the value of humidity.

Таким образом, предложенный способ измерения влажности является быстродействующим способом для измерения влажности.Thus, the proposed method for measuring humidity is a high-speed method for measuring humidity.

Источники информацииInformation sources

1. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. М.: Энергоатомиздат, 1989 г. - 272 с.1. Malov V.V. Piezoresonance sensors. M .: Energoatomizdat, 1989 - 272 p.

2. Wireless passive SAW identification marks and sensors. L. Reindl, 2-nd Int. Symp.Acoustic wave devices for future mobile communicstion systems, Chiba univ., 2004 - прототип.2. Wireless passive SAW identification marks and sensors. L. Reindl, 2-nd Int. Symp.Acoustic wave devices for future mobile communicstion systems, Chiba univ., 2004 - prototype.

Claims (1)

Способ измерения влажности, состоящий в том, что на чувствительный элемент на поверхностных акустических волнах и на эталонное устройство на поверхностных акустических волнах подается запросный сигнал, который преобразуется в чувствительном элементе на поверхностных акустических волнах и эталонном устройстве на поверхностных акустических волнах, отличающийся тем, что регистрируется амплитуда огибающей сигнала на выходе чувствительного элемента на поверхностных акустических волнах и амплитуда огибающей сигнала на выходе эталонного устройства на поверхностных акустических волнах и величина влажности определяется по соотношению амплитуды огибающей сигнала на выходе чувствительного элемента на поверхностных акустических волнах и амплитуды огибающей сигнала на выходе эталонного устройства на поверхностных акустических волнах. A method of measuring humidity, which consists in the fact that a request signal is transmitted to a sensor on surface acoustic waves and to a reference device on surface acoustic waves, which is converted to a sensor on surface acoustic waves and a reference device on surface acoustic waves, characterized in that the amplitude of the envelope of the signal at the output of the sensing element on surface acoustic waves and the amplitude of the envelope of the signal at the output of the reference a device surface acoustic waves and the humidity is determined by the ratio of the amplitude of the signal envelope at the output of the sensor for surface acoustic waves and the signal envelope amplitude at the output of the reference device on the surface acoustic waves.
RU2012108339/28A 2012-03-05 2012-03-05 Method of measurement of humidity RU2492461C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012108339/28A RU2492461C1 (en) 2012-03-05 2012-03-05 Method of measurement of humidity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012108339/28A RU2492461C1 (en) 2012-03-05 2012-03-05 Method of measurement of humidity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2492461C1 true RU2492461C1 (en) 2013-09-10

Family

ID=49164985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012108339/28A RU2492461C1 (en) 2012-03-05 2012-03-05 Method of measurement of humidity

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2492461C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4343688A (en) * 1979-11-22 1982-08-10 U.S. Philips Corporation Method of making humidity sensors
SU1250933A1 (en) * 1985-01-02 1986-08-15 Sevastyanov Aleksandr G Versions of acoustical transducer of air humidity
SU1315883A1 (en) * 1984-08-28 1987-06-07 Предприятие П/Я Г-4152 Transducer of gas moisture content
SU1442895A1 (en) * 1985-12-02 1988-12-07 Научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР Device for measuring relative humidity
JP2005214713A (en) * 2004-01-28 2005-08-11 Sony Corp Humidity state detection system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4343688A (en) * 1979-11-22 1982-08-10 U.S. Philips Corporation Method of making humidity sensors
SU1315883A1 (en) * 1984-08-28 1987-06-07 Предприятие П/Я Г-4152 Transducer of gas moisture content
SU1250933A1 (en) * 1985-01-02 1986-08-15 Sevastyanov Aleksandr G Versions of acoustical transducer of air humidity
SU1442895A1 (en) * 1985-12-02 1988-12-07 Научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР Device for measuring relative humidity
JP2005214713A (en) * 2004-01-28 2005-08-11 Sony Corp Humidity state detection system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Wireless passive SAW identification marks and sensors. L. Reindl, 2-nd Int. Symp. Acoustic wave devices for future mobile communicstion systems, Chiba univ., 2004. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6293136B1 (en) Multiple mode operated surface acoustic wave sensor for temperature compensation
Wang et al. Optimal design on SAW sensor for wireless pressure measurement based on reflective delay line
Hribšek et al. Surface acoustic wave sensors in mechanical engineering
CN101198865A (en) Wireless oil filter sensor
US8394327B2 (en) Manufacturing method for acoustic wave sensor realizing dual mode in single chip and biosensor using the same
WO2006138640A1 (en) Passive and wireless acoustic wave accelerometer
Chernenko et al. Wireless passive pressure sensor using frequency coded SAW structures
Hara et al. Experimental study of highly sensitive sensor using a surface acoustic wave resonator for wireless strain detection
RU2492461C1 (en) Method of measurement of humidity
US6327890B1 (en) High precision ultrasonic chilled surface dew point hygrometry
RU2585487C1 (en) Passive temperature sensor operating on surface acoustic waves
CN205488485U (en) Integrated surface acoustic wave effect force transducer who has antenna structure
US20070079656A1 (en) Micro-machined acoustic wave accelerometer
Wang et al. Wireless and passive gyroscope based on surface acoustic wave gyroscopic effect
CN104019886A (en) Temperature compensation vibration sensing structure based on surface acoustic waves
CN205647458U (en) High sensitivity's bi -polar is to resonant mode surface acoustic wave detector
RU2537751C2 (en) Sensitive element of surface acoustic waves for temperature measurement
CN107230819A (en) It is integrated with the surface acoustic wave force sensors of antenna structure
CN104007288B (en) The sensing acceleration transducer with temperature-compensating based on surface acoustic wave
RU2494358C1 (en) Sensitive element for temperature measurement
RU2533692C1 (en) Multiplexer acoustic array for "electronic nose" and "electronic tongue" analytical instruments
JP2009281975A (en) Surface acoustic wave device and sensor
Liu et al. Study on the sensing position of the saw detector in GC/SAW gas sensor system
Chang et al. A wireless surface acoustic wave-based tire pressure and temperature sensing module
CN102798663A (en) SAW gas sensor applying dispersion interdigital transducer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140306