[发明专利]湿度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器，尤其涉及用于至少确定传感器所处位置的土壤或其他材料的湿度的传感器。

背景技术

随着灌溉成本的增加，特别是获得并提供灌溉水给商业农作物的成本，确定土壤中的湿度越来越重要。有多种确定土壤中的湿度值的方法，这样的系统包括电导率传感器和时域透射测量(TDT)传感器等。

电导率传感器缺点在于测量缺乏精确度/灵敏度，其必须与土壤电接触，以及不适于测量较低的湿度，因此其通常不是可以接受的方案。

TDT传感器在湿度较低时能够提供准确的测量，但是由于其必须带有较长的传感器传输线/电极以产生准确的结果，这样的传感器很难放在土壤里。

通常，必须在土壤里钻孔来放置TDT传感器，然后将土壤回填到该传感器或传感器传输电极周围。挖土和回填土壤的要求增加了安装TDT传感器的成本，也导致邻近该传感器的土壤具有与土壤本体不同性能，例如密度。传感器周围的这样的不同土壤特性导致了读取的土壤特性不太准确。

另外，由于需要长的传感器传输电极，TDT传感器提供对较大量土壤的测量，这在有些情况下是不期望的。

另一种已知的土壤传感器公开于Wrzesinski等人的美国专利6,441,622中，该专利教导了一种时域反射(TDR)土壤传感器，该传感器采用了被一圆柱形附属电极盘绕的盘绕式传感器传输电极。该传感器安装在地上，要测量的土壤置于所述附属电极和所述盘绕式传感器电极之间的空腔内。显然，Wrzesinski传感器的安装需要挖土并将土壤回填至传感器周围和内部。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种新型传感器，该传感器能够消除和减轻现有技术的至少一个缺陷。

根据本发明的第一方面，提供一种测量周围一定体积的材料的湿度的传感器，该传感器包括：一电路板，该电路板带有采用时域透射量测法的电路(electric circuit)，以测量信号传输电极周围的材料的湿度，该信号传输电极连接该电路，该信号传输电极的电长度(electrical length)大于该电路板的物理长度；一封装该电路板的传感器主体，传感器主体接触该电路板的部分由不导电的介电材料制成，传感器主体具有第一端和与第一端相对的第二端，第一端插入要测量的材料，第二端可以受力以驱动该传感器进入所述材料。

优选地，所述信号传输电极为复合电极，由多个串连的导体段在电路板的交替边形成。还优选地，传感器主体绕所述电路板模制。

根据本发明的第二方面，提供一种测量周围一定体积的材料的湿度的传感器，该传感器包括：至少两个电路，每一电路采用时域测量方法测量连接该电路的信号传输电极周围的材料的湿度，每一电路的信号传输电极的电长度大于该电路的整体物理长度；一封装每一个电路的传感器主体，该电路设置为沿传感器主体的长度为线性方式，传感器主体接触电路的部分由不导电的介电材料制成，传感器主体具有第一端和与第一端相对的第二端，第一端插入要测量的材料，第二端可以受力以驱动该传感器进入所述材料；所述至少两个电路的每一个测量邻近其相应电路的一定体积的材料的湿度。

优选地，每一电路还包括一第二湿度传感器，以提供邻近该电路的材料的湿度的第二次测量。还优选地，所述第二湿度传感器测量与时域测量方法电路相比邻近电路板的更小体积材料的湿度。

优选地，所述信号传输电极为复合电极，由多个串连的导体段在电路板的交替边形成。

根据本发明的另一方面，提供一种测量周围一定体积的材料的湿度的传感器，该传感器包括：一电路，该电路实施高频方法来测量湿度，该电路具有连接在其上的信号传输电极；一支撑该电路的安装基材；该信号传输电极的电长度大于安装基材的物理长度；一封装所述安装基材和所述电路的传感器主体，传感器主体至少在接触电路的部分为非导电的。

根据本发明的又一方面，提供一种测量周围一定体积的材料的湿度的传感器，该传感器包括：多个电路，每一电路实施高频方法来测量湿度，每一电路具有一连接在其上的信号传输电极；多个安装基材，每个安装基材对应和支撑多个电路中的一个不同电路；每一信号传输电极的电长度大于每个对应的安装基材的物理长度；一封装所述多个安装基材和所述多个电路的传感器主体，传感器主体至少在接触所述多个电路的部分为非导电的；其中，所述至少多个电路的每一个可以测量邻近其相应安装基材的一定体积的材料的湿度。