Конденсационные датчики

Конденсационный метод (метод точки росы) основан на фиксации температуры конденсации паров воды в газовой фазе. Для работы датчика необходимо регулируемое охлаждение конденсирующей поверхности с точной фиксацией появления конденсата и одновременное измерение ее температуры. К достоинствам метода относятся: измерение влажности в широком диапазоне концентраций паров воды, рабочий диапазон от -70 °С до +100 °С, градуировка датчика по температуре, а не по влажности (точность измерения температуры ±0,2 °С), возможность измерения влажности внутри корпусов интегральных схем.

Для охлаждения используются термоэлектрические холодильники (до -70 °С) и криогенные жидкости: жидкие азот (77 К), кислород (20 К), гелий (4 К). Для измерения температуры применяются термопары и терморезисторы. Для определения момента появления конденсата используют измерения оптических и электрических характеристик конденсата (поверхностного сопротивления или емкости).

Для индикации конденсата можно использовать пьезокварцевый резонатор, включенный в схему генератора: в момент появления конденсата добротность резонатора резко уменьшается, при этом изменяется частота генерации (кварцевый резонатор регистрирует изменение массы 10^-10 – 10^{-8 г). При оптической регистрации конденсата с помощью фотоприемников (фотодиодов, фоторезисторов, фототранзисторов) сравнивают интенсивности световых потоков, отраженных от чистой зеркальной поверхности и от поверхности, покрытой слоем конденсата. При измерении влажности в корпусах ИС используется регистрация конденсата по изменению поверхностной проводимости или межэлектродной емкости. Простейший датчик поверхностно-конденсационного типа – два металлических электрода (гребенчатой формы), нанесенные на поверхность диэлектрика. Структура датчика резистивно-емкостного типа изображена на рис. 7.1.}

Рис. 7.1. Двухэлектродный датчик точки росы

резистивно-емкостного типа: 1, 2 – электроды;

3 – датчик температуры

Поверхностная проводимость такой структуры при приближении к точке росы увеличивается по закону, близкому к экспоненциальному. Образование на поверхности льда приводит к резкому уменьшению проводимости конденсата.

Основной недостаток конденсационного метода – зависимость показаний от степени загрязнения поверхности.