[发明专利]电容式传感器

说明书

本发明涉及一种电容式传感器，包括基板(14)和电极结构(10)，电极结构(10)包括至少第一电极(11)、第二电极(12)以及布置在第一电极(11)和第二电极(12)之间的感测层(15)。该传感器还包括测量电路(40，500，600)，该测量电路被配置为通过在第一测量阶段向第一电极(11)和第二电极(12)施加包括第一电极的第一电位和第二电极的第一电位的第一对电位并且通过在第二测量阶段向第一电极(11)和第二电极(12)施加包括第一电极的第二电位和第二电极的第二电位的第二对电位来测量电极结构的电容。第二电极的第一电位与第二电极的第二电位彼此不同。另一方面涉及一种用于电容感测的方法。

技术领域

本公开涉及一种电容式传感器，特别是电容式湿度传感器、电容式气体传感器和电容式颗粒物传感器。本公开的另外的方面涉及一种用于电容式感测的方法，特别是用于电容式湿度感测的方法。

背景技术

电容式传感器例如可以被实施为湿度传感器，特别是作为用于感测环境空气的相对湿度的传感器，广泛用在环境感测应用中。

一种类型的湿度传感器是电容式湿度传感器，其包括一个或多个湿度敏感层，特别是聚合物层，其布置在两个电极之间并与环境空气相互作用。两个电极之间测得的容量与环境空气的湿度相关，因此建立了湿度测量。

电容式湿度传感器的一个问题是可能无法很好地定义传感层的环境。特别地，环境的阻抗可能以不受控制的方式改变。作为示例，在水或另一种液体凝结在湿度敏感层上或湿度敏感层被颗粒污染的情况下，测得的容量会下降到100％以下。这种饱和事件会导致错误的测量。特别地，对应的传感器可能无法区分凝结场景与相对湿度确实略低于100％的场景。

发明内容

因而，本发明要解决的一个问题是提供一种具有改进的灵敏度范围的电容式传感器，特别是一种能够检测凝结场景的湿度传感器。

根据本发明的第一方面的实施例，提供了一种包括基板和电极结构的电容式湿度传感器。电极结构包括至少第一电极和第二电极以及布置在第一电极和第二电极之间的感测层。感测层特别可以具有湿度敏感的介电常数并且因此可以被实施为湿度敏感层。该传感器还包括测量电路，该测量电路被配置为通过在第一测量阶段向第一电极和第二电极施加第一对电位来测量电极结构的电容。第一对电位包括第一电极的第一电位和第二电极的第一电位。测量电路还被配置为在第二测量阶段向第一电极和第二电极施加第二对电位。第二对电位包括第一电极的第二电位和第二电极的第二电位。第一方面的实施例的具体特征在于，第二电极的第一电位与第二电极的第二电位彼此不同。根据第一方面的实施例，施加第一对电位和第二对电位使得它们至少符合以下条件中的一个：

0＜＝(V_A1-V_A2)＜＝(V_B2-V_B1)*C_EE/C_AE； (不等式1)

或

(V_B2-V_B1)＊C_BE/C_AE＜＝(V_A1-V_A2)＜＝0。 (不等式2)

在上述公式/条件中，V_A1表示第一电极在第一测量阶段的第一电位，V_A2表示第一电极在第二测量阶段的第二电位。此外，V_B1表示第二电极在第一测量阶段的第一电位，V_B2表示第二电极在第二测量阶段的第二电位。C_AE是第一电极与布置在感测层的表面上的虚拟电极之间的互电容，而C_BE是第二电极与布置在感测层的表面上的虚拟电极之间的电容。