[发明专利]湿度传感器及其用途

说明书

本发明公开了一种湿敏装置，该湿敏装置包括基材和在该基材的至少一部分上的湿敏涂层。该湿敏涂层的厚度取决于邻近该涂层的气氛中的水分量。该涂层和/或基材干扰入射在该涂层上的光，产生根据该涂层的厚度而变化的光输出。

优先权文件

本申请要求名称为“湿度传感器及其用途”且于2016年3月30日提交的澳大利亚临时专利申请号2016901170的优先权，其内容通过援引方式以其全文并入本文。

技术领域

本披露涉及提供响应于与传感器接触的气氛中的湿度水平的光学输出的传感器。在特定形式中，本披露涉及提供比色输出的传感器，该比色输出指示邻近传感器的空气的相对湿度。本披露还涉及用于制造这些传感器的方法。

背景技术

空气中的水分量(即相对湿度)是许多工业和应用中的重要考虑因素，这些工业和应用包括食品加工、包装、医院、博物馆、洁净室、温室、家用电器等。

用于测量相对湿度的装置(“湿度传感器”)典型地是两种类型之一。基于电阻率的传感器测量作为相对湿度函数的湿敏聚合物的电阻率的变化。基于电容的传感器采用具有空气电介质的电容器，并且电容器板之间的相对湿度的变化改变了电介质，并且因此改变了传感器的电容。

在已知的基于聚合物的电阻率传感器中，水吸收到传感器结构中引起电阻的变化和聚合物的介电常数的变化。这些物理变化可以转换为电信号，这些电信号与该聚合物中的水浓度有关，并且以吨计与该聚合物周围空气中的相对湿度有关。然而，这些基于电阻率的传感器遭受以下缺点：由因为在进行电阻测量所必需的传感器中的电流而导致的散热所引起的固有消散效应。结果是除其他问题之外的错误读数。已知的基于电容的传感器倾向于是相对复杂的结构，其结合了湿度不敏感的非导电结构与安装或沉积在该结构上的适当的电极元件连同覆盖这些电极的介电湿敏材料的层或涂层。基于电容的传感器在高相对湿度值下也倾向于不准确。

因此，需要提供一种解决已知湿度传感器的至少一个问题的湿度传感器。替代地或此外，需要提供一种制造和使用相对简单的湿度传感器。替代地或此外，需要可以用于测量气态气氛中的含湿量的一种耐用和/或紧凑和/或有效的湿度传感器。

发明内容

根据本披露的第一方面，提供了一种湿敏装置，其包括基材和在该基材的至少一部分上的湿敏涂层，其中，该湿敏涂层的厚度取决于邻近该涂层的气氛中的水分量，并且其中，该涂层和/或基材干扰入射在该涂层上的光，产生根据该涂层厚度而变化的光输出。

如在此所使用的，术语“光”旨在包括红外、可见(即，光)和紫外辐射。因此，该术语包括可见光(即，具有在400至700nm范围内的波长的辐射)、以及红外辐射(具有更长波长)和紫外辐射(具有更短波长)。

显然，光输出受该涂层厚度的影响，该涂层厚度进而受邻近该涂层的气氛中相对湿度的影响。因此，光输出是或者可以与邻近该涂层的气氛中的相对湿度相关，并且以这种方式，该装置可以用作测量或感测相对湿度的湿度传感器。

因此，根据本披露的第二方面，提供了一种湿度传感器，其包括基材和在所述基材的至少一部分上的湿敏涂层，其中，该湿敏涂层的厚度取决于该涂层邻近的气氛中的水分量，并且其中，该涂层和/或基材干扰入射在该涂层上的光，产生根据该涂层厚度而变化的光输出。

有利地，该涂层厚度的变化是可逆的，这意味着第一和第二方面的装置和传感器可以用于连续测量或监测相对湿度。