Способ изготовления датчиков влажности

Союз СоветскнкСоциапнстичесннкРеспубпик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ нд-ву В 1) Дополнительное к ав 22)Заявлено 29.12.79) 2862286/18-2 соединением заявки М 5 РкуаарстаненИ каявтет СьВР вв двлам ваавретавкй и открытий(988,8) Дата опубликования описания 07,06.8 72) Авторы изобретен Г.Л.фролов, Л.Л.Еженкова, Т.Н.Гаври Р.Э.Сухотин, п.Э,Розенберг и В(71) Заявитель 5 Й) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДАТЧИКОВ ВЛАЖНОСТИ етс Изобретение относится к в мрии и предназначено для испо вания в приборостроении при со иисредств контроля, измерения гулирования относительной влаж игазообразных сред.Известен способ изготовления датчика влажности воздуха, по которомурабочий элемент датчика изготовляютпутем образования на нитевидной под 10ложке из полимерного материала гигроскопической поверхности, причем,целью получения устойчивой к воздействию конденсата гигроскопическойповерхности, нить покрывают смесью15анионообменного и катионообменногополимера, свежесформированную нитьнасыщают гигроскопической солью ипромывают в воде для удаления соли,свободной от ионных связей 11,Такой способ не обеспечивает стабильности градуировочных характеристик датчиков, потому что образованныйтаким образом влагочувствительный слой (нить) подвержен эффекту старения. Кроме того, датчики, изготовлен. ные из влагочувствительных нитей, имеют большую инерционность и высокое электрическое сопротивление, особенно при низких значениях относительной влажности, измерение которого осложнено техническими трудностями.Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления датчиков влажности, заключающийся в нанесении на поверхность подложки иэ твердого диэлектрика гигроскопического слоя электролита, состоящего из раствора электролитической соли, например хлористого лития, и связующего пленкообразующего вещества в виде сополимера винилового спирта с винилацетатом, и последующей подсушке слоями 21.Известный способ изготовления дат" чика влажности не обеспечивает долговременной стабильности градуировочной характеристики датчика, а также3 9343 способности датчика сохранять работоспособность при температуре окружающей воздушной среды выше 50 С и при влажности, близкой к насыщению водяным паром. 5Цель изобретения - повышение стабильности градуировочной характеристики, термостойкости и влагостойкости датчика влажности воздушной (газовой) среды.1 ЕПоста вленная цель дости гает ся тем, что в способе изготовления датчиков влажности, заключающемся в нанесении на поверхность подложки из твердого диэлектрика гигроскопичес кого слоя электролита, состоящего из раствора электролитической соли, например хлористого лития, и связующего пленкообразующего вещества в виде сополимера винилового спирта 20 с винилацетатом,и последующей подсушке слоя, датчик подвергают термическому воздействию при температуре ниже температуры разложения пленкообразователя до создания устойчивой 25 структуры гигроскопического слоя, при этом в качества сополимера винилового спирта с винилацетатом используют экстрагированный сополимер винилового спирта с винилацетатом, полу ценный на основе поливинилацдтата заполимеризованного до неполной степени конверсии.П р и м е р. На подложку из ситалла с золотыми тонкопленочными элект 35 родами гребенкообразной формы, нанесенными на ее рабочую поверхность методом вжигания, наносят гигроскопический (влагочувствительный) слой, например, методом окунания подложки в поливочный раствор. 38 4постоянной времени 10-20 с используют 43-ный раствор.В приготовленный таким образом раствор сополимера вводят хлористый литий. Концентрацию хлористого литияЪ регулируют в зависимости от требуемой градуировочной характеристики датчика.Нанесение гигроскопического слоя окунанием производят в рабочем объеме климатической камеры с регулируемым температурно-влажностным режимом воздушной среды. Подложку погружают в поливочный раствор, а в камере устанавливают температуру воздушной среды 20-25 С и относительную влажность 40-503, При установившейся температуре раствора подложку извлекают из раствора со скоростью 0,4 мм/с. Скорость извлечения регулируют в зависимости от требований характеристики датчика (инерционность, электрическое сопротивление), Извлеченный из раствора датчик подсушивают в той же воздушной среде камеры в течение 20-30 мин и градуи-. руют. Подсушенный датчик подвергают термическому воздействию. Для этого датчик помещают в воздушную среду термокамеры (сушильный шкаф) и повышают температуру до 120-130 С, При установившейся температуре датчик выдерживают в течение 1,5-2 ч и после произвольного остывания проверяют градуировочную характеристику,Результаты пятилетнего испытания партии датчиков, изготовленных предлагаемым способом, показывают, что датчик обладает долговременной стабильностью градуировочных характеристик (за время испытаний характеристика не изменилась), высокой термостойкостью (датчик работоспособен при температурах, включая 120 С), повышенной влагостойкостью, малой инерционностью (постоянная времени датчика 3-5 с), Гигроскопический слой датЧика обладает повышенной механической прочностью и хорошей адгезией к подложке. В качестве пленкообразующего вещества в поливочном растворе дляобразования гигроскопического слоя45 и спол ьзуют сополимер винилового с пирта с винилацетатом с содержаниемзвеньев винилацетата 3-20 мас,/ золы не более 0,3 мас.3 конверсия исходного поливинилацетата не бо" лее 70/. Сополимер винилового спирта растворяют в смеси воды с этиловым спиртом (1: 10 - 5: 10) при кипячении с обратным холодильником в течение 4-х часов. Количество сополи мера в водно-спиртовом растворе регулируют в зависимости от требуемых ,характеристик датчика, например для обеспечения инерционности датчика с На базе серийного сигнализатора влажности изготовлены три экспериментальных образца сигнализаторов (регуляторов) влажности, в которых применены экспериментальные образцы датчиков, изготовленных предлагаемым способом. В результате лабораторных испытаний этих сигнализаторов установ934338 Формула изобретения Составитель В.ЕкаевТехредТ, Иаточка Корректор Н.Стец Редактор А. Фролова Заказ 3925/38 Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 1-35, Раушская наб.,д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 лено, что они отличаются более высокой надежностью долговременной устойчивостью стабильностью) градуировки, высокой термостойкостью и быстродействием, а также повышенной влагостойкостью датчиков. оСпособ изготовления датчиков влажности, заключающийся в нанесении на поверхность подложки из твердого диэлектрика гигроскопического слоя электролита, состоящего из раствора 15 электролитической соли, например хлористого лития, и связующего пленкообразующего вещества в виде сополимера винилового спирта с винилацетатом, и последующей подсушке слоя, 20 отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности градуировочной характеристики, термостойкости и влагостойкости его, после подсушивания датчик подвергают тер.мическому воздействию при температуре ниже температуры разложения пленкообразователя до создания устойчивой микроструктуры гигроскопического слоя, при этом в качестве сополиме"ра винилового спирта с винилацетатом используют. экстрагированный сополимер винилового спирта с винила"цетатом, йолученный на основе поливинилацетата, заполимеризованного донеполной степени конверсии. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельствоСССРНф 31605,5, кл, С 01,й 25/56, 1971,2. Берлинер И.А. Измерение влажности. М., "Энергия", 1973, с,262267 (прототип).