專利名稱：特別是濕度的物理量的檢測裝置和相關檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種物理量檢測裝置，特別是一種濕度檢測裝置，并涉及相關檢測方法，更具體地說，其涉及一種適合檢測并處理在開放環(huán)境中或不可到達的地方檢測的、由物理量傳感器(特別是濕度傳感器)提供的數(shù)據(jù)的感測電路。
背景技術：
物理量檢測裝置(特別是濕度檢測裝置)在當前領域中是公知的，其基于所使用的不同的檢測技術和傳感器的不同構造；具體說來，在本領域中用來實現(xiàn)濕度傳感器的構造中，最常用的一種包括使用化學上惰性的支撐物，其上通常堆積有雙排的導體，它們彼此交錯并絕緣，覆蓋有一層對于濕度敏感的材料，其具有諸如電阻或介電常數(shù)的電特性，所述電特性取決于傳感器所陷入的環(huán)境中的濕度。
本領域公知的濕度傳感器使用具有隨濕度改變的電阻的電導體材料，如第6229318號美國專利所述的那樣，或者其使用介電常數(shù)隨濕度改變的介電材料作為對于濕度敏感的材料，如第3582728號美國專利所述。
在第4642601和第4793175號美國專利中，在電阻類型的材料中，提到的有導電性親水聚合物、燒結的陶瓷粉、樹脂或適當加工的基于金屬鹽的化合物。
然而，申請人注意到上述檔案中描述的電阻傳感器具有對數(shù)類型的響應，難以表示并且在低于20％相對濕度(RH)時非常不精確，這需要復雜的電設備來進行后續(xù)處理。另一方面，電阻類型的傳感器提供非常好的互換性并且要求很低的制造成本。
在第3582728號和第4442422號美國專利中描述電容類型的材料包括陶瓷的化合物或電介質聚合物，諸如作為示例的乙酸丁酸纖維素(CAB)或聚甲基丙烯酸甲酯。
申請人注意到前面的檔案中描述的電容類型的傳感器與電阻傳感器相比需要非常昂貴的處理，但是另一方面，它們呈現(xiàn)出相對于濕度的基本線性的響應，需要簡單的電子器件，并且工作在寬的濕度范圍內。
可向前面的檔案中描述的基于電阻類型材料的傳感器提供直流電壓，或者單極脈沖，而必須由交流電壓向以上提到的使用電容類型的材料的傳感器提供關于濕度敏感材料的特點以及關于傳感器所需的響應的類型而選擇的波形。
第5040090號美國專利提到濕度傳感器使用由離子導電樹脂制成的電解聚合物作為濕度敏感材料，其在存在水的情況下呈現(xiàn)電離現(xiàn)象，例如，其可以為苯乙烯硫酸鹽和聚氯乙稀的交聯(lián)共聚物、離子單體或非離子單體的共聚物、以二溴丁烷制成網(wǎng)狀的4聚乙烯基吡啶；第5546802號美國專利還提到具有烯屬的不飽和聚合的交聯(lián)導電聚合物。
在第6,229,318號美國專利中，描述了電阻類型的濕度測量裝置，其包括濕度傳感器和溫度傳感器，所述溫度傳感器具有與濕度傳感器相同的溫度特性，但是由防濕層保護；在所述兩個傳感器中，將電極堆積在由碳質多孔材料組成的支撐物上，所述碳質多孔材料通過燒結和炭化木和紙的殘存物的混合物而獲得，其中添加熱固樹脂。
在感測電路中串聯(lián)所述兩個傳感器，并向其提供電流Is；在所述兩個傳感器的每一個的末端的電壓下降被送到相減差分放大器，以這種方式對電壓適當反饋，從而對于等于零的RH產(chǎn)生等于0伏特的輸出和對于等于100％的RH產(chǎn)生最大輸出。
申請人注意到由于放大器僅引入對濕度傳感器響應非線性的有限補償，所以所述電路不能完全解決所述問題。
在第5,406,137號美國專利中描述另一相對濕度檢測裝置；感測電路使用電容傳感器，其電容隨濕度改變；“單穩(wěn)態(tài)”電路產(chǎn)生脈沖，由傳感器電容來確定脈沖的持續(xù)時間；這一電路同步于由多諧振蕩器產(chǎn)生的每個脈沖的下降沿；通過R-C網(wǎng)對由“單穩(wěn)態(tài)”電路產(chǎn)生的脈沖進行積分，以產(chǎn)生與脈沖的平均持續(xù)時間成比例的電壓；將這一電壓送到校正電路，其將反饋輸出到多諧振蕩器潰電電路以調整由多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖的持續(xù)時間和間隔；此外，可利用分壓計手動改變多諧振蕩器和“單穩(wěn)態(tài)”電路的電源電壓，以便校正傳感器對濕度改變的響應的非線性，并且保持校準在最佳值。
申請人注意到由于需要不斷的手動調節(jié)以及時地維持所需的測量精度，所以所述電路在結構上年非常復雜并且具有不太可靠的使用。

發(fā)明內容
在本發(fā)明內，申請人已意識到創(chuàng)建濕度檢測裝置的問題，所述裝置能夠提供濕度值和濕度傳感器的非線性響應之間的基本線性的關系，并且在測量的整個范圍上具有恒定的精度。
在本發(fā)明內，申請人已意識到創(chuàng)建濕度檢測裝置的問題，所述裝置能夠提供與傳感器所處的環(huán)境中的溫度改變無關的濕度測量。
申請人已意識到通過使用暴露于相同物理量的兩個傳感器，并使用所述傳感器之一的信號來調整另一傳感器的信號的放大器的增益，可使得物理量檢測裝置的信號具有線性行進性(progression)并獨立于溫度。
在第一方面，本發(fā)明涉及一種物理量檢測裝置，包括傳感器，其對于所述物理量敏感，并暴露于所述物理量；以及放大器，通過第一輸入連接到所述傳感器輸出，并具有第二參考輸入；所述物理量檢測裝置包括第二傳感器，所述第二傳感器對于所述物理量敏感，并暴露于所述物理量，第二傳感器連接到放大器輸出，并還連接到所述參考輸入。
優(yōu)選地，所述放大器是運算放大器，其中，所述第一傳感器連接在非反相輸入和參考電壓源之間，并且，其中，所述第二傳感器插入所述放大器的反饋線路中，所述反饋線路連接在所述放大器的所述輸出和反相輸入之間。
優(yōu)選地，表示作為要檢測的物理量的函數(shù)的所述第一傳感器和所述第二傳感器的電阻改變的曲線具有相同的行進性，具體說來，它們的第一導數(shù)和第二導數(shù)具有相同的符號。
在優(yōu)選實施例中，所述特定物理量是存在于所述傳感器被安置的環(huán)境中的相對濕度。
在優(yōu)選實施例中，所述檢測裝置還包括與所述第一傳感器并聯(lián)的電阻，以便當所述第一傳感器在較低的濕度值處具有非常高的電阻時，限制施加到所述第一輸入的電阻。此外，所述檢測裝置方便地包括與所述第二傳感器串聯(lián)的第二電阻以及與所述第二傳感器(S2)和所述第二電阻兩者并聯(lián)的第三電阻，以便當所述第二傳感器分別陷入具有非常高或非常低的濕度的環(huán)境中時，分別限制所述放大器的最小和最大增益。
優(yōu)選地，所述第一傳感器連接在驅動信號產(chǎn)生器和所述參考電壓產(chǎn)生器之間。所述驅動信號優(yōu)選地包括依賴于所述參考電壓的直流電壓，并且它們激活所述第一傳感器，以便產(chǎn)生隨濕度改變而變化的所述響應信號。
優(yōu)選地，所述驅動信號包括具有預定持續(xù)時間的至少兩個單極矩形波；或者所述驅動信號包括至少兩個相反極性的矩形波，并具有與所述參考電壓一致的零平均值。
在優(yōu)選實施例中，所述傳感器的每一個包括彼此分離的雙排電極，其堆積于絕緣支撐物上，并分別連接到所述電端子對，用一層對所述特定物理量之一(特別是濕度)敏感的材料來覆蓋所述電導體，并且將滲透層放置在所述敏感層之上。
在第二方面，本發(fā)明涉及一種用于檢測物理量的方法，其提供以下步驟a)用預定的驅動信號驅動物理量的第一傳感器，以便獲得作為物理量函數(shù)的第一輸出信號；b)放大第一輸出信號，并獲得響應于所述第一輸出信號的放大的信號Vo；c)用包括放大的信號的驅動信號驅動被安置在與第一傳感器相同的環(huán)境中的第二傳感器，并獲得第二輸出信號；d)作為所述第二輸出信號值的反函數(shù)連續(xù)地調節(jié)所述第一信號的放大增益。
優(yōu)選地，以具有非反相輸入的可變增益放大器來執(zhí)行所述放大步驟，并且步驟b)包括將所述第一輸出信號(V+)施加到所述非反相輸入，并且步驟d)包括將所述第二輸出信號(V-)施加到所述反相輸入。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述用于檢測物理量的方法還包括將所述輸出信號轉換為數(shù)字形式，并將其送到電子處理器，以基于預定的數(shù)據(jù)執(zhí)行作為所述傳感器的溫度改變函數(shù)的線性校正。
通過以下參照附圖對作為非限制示例的優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的這些和其它特點將變得清楚。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的濕度檢測裝置的功能框圖；圖2示出以圖1的電路使用的濕度傳感器；圖3示出作為圖2傳感器的濕度函數(shù)的電阻的典型對數(shù)變化規(guī)律；圖4示出濕度表示信號在放大器輸出10處的行進性；圖5示出被施加到A/D轉換器并在由uP微處理器處理之后被線性化的濕度表示信號的行進性；圖6示出濕度表示信號在放大器10的非反相輸入處的行進性；圖7示出圖1的感測電路的不同實施例。
具體實施例方式
以下的描述涉及物理量檢測裝置(特別是濕度檢測裝置)的優(yōu)選實施例，其由傳感器和感測電路形成。
盡管在下面的示例中描述的裝置有關于濕度傳感器，但是感測電路適合檢測由適當?shù)膫鞲衅鬓D換成電信號的任何類型的物理量；具體說來，除了濕度之外，本發(fā)明的電路對象適合僅使用對于要檢測的特定物理量敏感的合適的傳感器，檢測諸如溫度、壓力、化合物的特定特性、氣體存在等的其它物理量。
參照圖1，運算放大器10具有輸出12和兩個輸入，分別是反相輸入14和非反相輸入15，將運算放大器10連接到兩個傳感器S1和S2，將它們一同安置在其中將檢測濕度的同一環(huán)境中。
優(yōu)選地，表示作為濕度函數(shù)的兩個傳感器S1和S2的電阻改變的曲線具有相同的行進性；具體說來，它們的第一和第二導數(shù)具有相同的符號。
更優(yōu)選地，所述兩個傳感器S1和S2是等同的，即，兩者具有相同的電特性，并且還可能具有相同的機械特性。
在圖2中，示出兩個傳感器S1和S2之一，稍后將詳細描述其結構。
用端子24將傳感器S1連接到非反相輸入15，用另一端子25將傳感器S1連接到參考電壓Vref；將傳感器S2用作放大器10的反饋元件，以便如稍后將解釋的那樣，調整放大器自身的增益；由此將傳感器S2插入放大器10的反饋路徑，更確切地，用端子24’將傳感器S2連接到放大器10的反相輸入14，并用端子25’將其連接到放大器10的輸出12。
電阻類型的傳感器通常顯示出作為濕度函數(shù)的電阻改變，所述濕度函數(shù)依照強的非線性規(guī)律并具有寬范圍的值，所述值覆蓋多個十進位，例如，5到8個十進位。事實上，電阻改變在較低的濕度值處非常大，而在濕度值接近100％時，電阻改變以漸近的方式接近0Ohm。這種非線性變化規(guī)律基本上近似對數(shù)類型的曲線(圖3)在較低的濕度值處，傳感器電阻具有幾個MOhm的值，例如，5到20MOhm(部分A)；在具有15％到40％的濕度的較大曲率的區(qū)域(部分B)，傳感器電阻很快下降到幾十個kOhm的值，對于包括在大約40％到100％之間的濕度值，傳感器電阻以漸近的方式按照幾個kOhm或更少的階數(shù)到達非常低的電阻值(部分C)。
將傳感器S1與連接在傳感器S1的端子24和25之間的電阻R8并聯(lián)，將電阻R8的值選擇為基本等于在中等濕度(例如，RH＝40％到50％)處測量的傳感器S1的電阻值。
將第二傳感器S2與例如幾個kOhm值的電阻R2串聯(lián)。將具有遠高于R2的值的、例如幾個MOhm的電阻R4與S2和R2的組并聯(lián)。
通過適當?shù)剡x擇電阻R2、R4和R8的值，可至少部分地補償一傳感器的電阻值與另一傳感器相比的任何差值。
如圖1所示，將施加到放大器10的非反相端子15的傳感器S1的電壓響應V+稱為參考電壓Vref，其中，例如，將2.5伏的值分配給參考電壓Vref；電壓Vref適合向運算放大器10提供傳感器S1的響應信號V+和驅動電壓Vp所參考的、位于電源和地中間的工作電壓電平；由輔助電路36提供參考電壓，所述輔助電路36連接到傳感器S1的端子25，并通過電阻R6連接到放大器10的反相輸入14。
可通過本領域技術人員已知的處理來處理在放大器10的輸出處的模擬信號Vo。
將傳感器S2插入放大器10的反饋支路，它的電阻改變與傳感器S1的電阻改變成比例，用全等于由傳感器S1產(chǎn)生的信號的行進性的行進性來修改放大器10的增益，但是以反相方式產(chǎn)生電壓Vo(圖4)作為在放大器10的輸出處的合成信號，隨濕度值改變，其具有基本線性的行進性。
插入與傳感器S1并聯(lián)的電阻R8，以便當傳感器S1在較低的濕度值處顯示出非常高的電壓時，限制施加到非反相輸入15的電壓；而在較高的濕度值處，當傳感器S1顯示出低的電阻值，即，低于電阻R8時，后者以可以忽略的方式來影響S1。
電阻R2和R4以相似的方式工作，電阻R4具有非常高的電阻值，如已經(jīng)提到的，其近似地與傳感器S2在較低濕度處的電阻值有相同階數(shù)的幅度；因此，插入電阻R2和R4，以便當傳感器S2分別陷入具有非常高或非常低的濕度的環(huán)境中時，分別限制放大器10的最小和最大增益。
如果想要增加響應的線性程度，則方便地將放大器10的輸出12連接到本領域已知類型的模擬到數(shù)字轉換器30，其接著連接到微處理器uP；轉換器30將由放大器10提供的且表示由傳感器S1測量的相對濕度值(RH)的模擬信號Vo轉換為適合由微處理器uP處理的數(shù)字信號。
微處理器uP通過預定的算法并基于存儲在電子表52中的校正參數(shù)來處理從轉換器30接收的濕度值，以對模擬信號Vo執(zhí)行更加精確的線性化。
在初始校準步驟中，由微處理器uP預先計算表52的內容，或者基于先前檢測的數(shù)據(jù)向其提供表52的內容。
如果想要增加響應的線性程度，消除或減少熱漂移效應，必須考慮由溫度補償電路33提供的數(shù)據(jù)；已知類型的電路33檢測并放大由可隨傳感器S1的溫度變化的電阻Rt產(chǎn)生的信號。
由微處理器uP對信號Vo的處理實際上包括兩種形式的補償；使用通過初步校準獲得的表參數(shù)進行第一種補償以校正任何偏離線性度，以及第二種溫度補償使用熱補償電路33的響應。
優(yōu)選地，同時進行所述兩種補償。
在處理的結束，由圖5中的示圖VLIN來表示通過微處理器uP變換的、可根據(jù)線性規(guī)律變化的的表示濕度值的信號。
由電壓信號Vp來驅動傳感器S1，所述電壓信號Vp由電路34產(chǎn)生，以后稱為驅動信號，電路34從微處理器uP接收適合以最接近方式驅動傳感器S1的激活信號，以便作為響應，獲得作為使用的敏感材料的電物理特性函數(shù)的濕度的測量值。
在圖6中，表示出在傳感器S1輸出處的電壓信號V+的行進性；通過這一信號，很顯然，在不使用本發(fā)明裝置的情況下，在將電壓僅施加到一個傳感器的情況下，不可能從所述曲線上精確地讀取電壓V+隨濕度改變的改變。
傳感器的描述以相同的敏感材料和相同的構造規(guī)格、電(以及可能地機械)特性來方便地實現(xiàn)彼此類似的兩個傳感器S1和S2，從而它們具有盡可能類似的作為濕度函數(shù)的電阻行進性；具體說來，合適的是表示作為濕度函數(shù)的兩個傳感器S1和S2的電阻改變的曲線具有相同符號的第一和第二階導數(shù)(至少在所預見的測量范圍內)。
通過這樣的方式，可得出在隨濕度(或其它物理量)改變的電阻改變方面，對于兩個傳感器發(fā)生類似的工作狀態(tài)。例如，這表示，如果對于一個傳感器，在第一濕度范圍內，電阻在幾個Ohm內改變，而在相似寬度的第二濕度范圍內，電阻改變幾十Ohm，則對于另一傳感器，有必要通過從第一范圍到第二范圍增加電阻，也有必要以相同的方式來改變電阻增加。
在給定的濕度值下，兩個傳感器的電阻之間的差值越小，就可獲得表示濕度值的信號VLIN的更好的線性。
傳感器S1和S2包括例如氧化鋁的陶瓷多孔支撐物16(圖2)，其上置有18和19兩排導電電極20，以任何一種已知的借助于掩模的電堆積處理來堆積所述支撐物；以叉指式的形式來排列18和19兩排的電極，即，彼此之間交替地穿插并彼此絕緣。
每個排列18和19的導體20分別通往兩個連接端子27和28，用于將兩個傳感器S1和S2連接到運算放大器10(圖1)。
將第一層對于濕度敏感的材料22置于18和19兩排電極20之上，其接著由第二層絕緣的、保護的并可滲水的材料23覆蓋。
對于濕度敏感的第一層22包括本領域公知的化合物之一，例如，在導電性親水聚合物、燒結的陶瓷粉、樹脂或適當加工的基于金屬鹽的化合物中選擇的化合物。
根據(jù)依照本發(fā)明的濕度檢測裝置的優(yōu)選實施例，兩個傳感器S1和S2的每一個的對于濕度敏感的第一層22可優(yōu)選地包括電阻類型材料，其相對于其它類型的材料具有較優(yōu)的再現(xiàn)性和可靠性的特性，并具有較低的制造成本。例如，傳感器可具有12mm×5mm×0.5mm的大小，對于層22，可使用以聚苯乙烯硫酸鈉(NaPSS)為例的聚合電解質。
在中國專利CN 2543063Y中描述了這種傳感器。
第二保護層23優(yōu)選地包括可滲水的材料，例如，賽珞璐層。
感測電路的可替換形式的描述參照圖7，通過非限制示例來描述根據(jù)本發(fā)明的濕度感測電路的不同實施例，它適合與兩個傳感器關聯(lián)，所述傳感器使用濕度敏感材料，其包括一種在第4,642,601號美國專利中描述的類型的離子導電聚合電解質。
因此，在圖7中，在虛線的矩形31中包含關于放大器10的部分以及相關的無源部件，為了簡明起見，將其稱為檢測裝置，其沒有變化，因此不在這里重復描述。
通過使用離子導電材料作為濕度敏感材料，濕度檢測基于這種材料的特征屬性，即，基于以下現(xiàn)象，根據(jù)所述現(xiàn)象，離子離析程度根據(jù)濕度級別增加還是降低而改變；材料中的離子濃度會將材料本身的電特性以及特別地從負離子分離正離子的能力依賴于電勢差的施加；換言之，隨著濕度級別改變，離子離析程度相應地改變，這會產(chǎn)生敏感材料的電阻抗的有關改變。
在具體情況中，從連接端子27和28看來，傳感器S1和S2具有下述電阻抗，其由電阻Rs并聯(lián)電容Cs而創(chuàng)建，其中，Cs的值通常非常小，因此，由于電阻Rs效應勝過電容Cs，所以隨著濕度改變的阻抗改變呈現(xiàn)出與電阻類型的傳感器的行進性類似的行進性，即，依照基本上為對數(shù)的規(guī)律(圖3)。
因為如上所述，通過離子的流動和與其連接的電極之間的電容來確定構成傳感器S1和S2的敏感層的離子導電聚合物材料的電響應，所以為了測量作為環(huán)境濕度函數(shù)的聚合電解質阻抗，用由交流電壓Vp組成的驅動信號來驅動傳感器S1；這種交流電壓優(yōu)選地包括兩個連續(xù)的方波。
由電路34’產(chǎn)生驅動信號(圖7)，所述電路34’包括一對相反極性的并在電源V和地35之間串聯(lián)的晶體管Tr1和Tr2；由微處理器uP交替地驅動晶體管Tr1和Tr2的基極，以本領域技術人員公知的方式將微處理器uP編程為按照適當?shù)臅r鐘控制將激活脈沖送到晶體管Tr1和Tr2中的這個或那個。
通過電阻R3將在放大器10的輸出12處表示濕度值的模擬信號Vo送到第二運算放大器40的反相輸入39，以使信號Vo的電平適合轉換器30的特性，所述轉換器30用于隨后將信號Vo轉換為數(shù)字形式。由此，在放大器40的輸出41處，存在與信號Vo相應但是反轉的信號V2，如圖5所示。
圖7的感測電路還包括與圖1的電路33類似的電路33’，用于補償傳感器S1和S2的溫度，其中，運算放大器50放大由用于檢測傳感器S1和S2附近的溫度改變的熱敏電阻Rt產(chǎn)生的信號，并將所述放大的信號送到微處理器uP，所述微處理器uP通過算法來計算預先存儲在表52中的校正系數(shù)，所述表52存儲在同一微處理器的內部存儲器中。
在圖4和圖5中表示分別出現(xiàn)在與圖7的電路相關的放大器10的輸出12的信號Vo和微處理器uP的輸出OUT的信號VLIN。
應理解到，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明，可對濕度檢測裝置進行部件的修改和/或替換。
例如，可由分別用諸如結式晶體管或場效應晶體管的分立元件以及它們的相對電阻和電容極化和補償元件實現(xiàn)的放大器電路來取代運算放大器10。
同樣，可用與對圖2的傳感器的描述中指出的材料不同的材料來實現(xiàn)傳感器S1和S2；例如，可用半導體硅片來實現(xiàn)支撐物16，用一層氧化硅來進行鈍化并用疊在氧化硅層之上的一層碳化硅和氮化物來保護所述半導體硅片。
通過任何公知的借助于掩模的薄膜沉淀方法來堆積電極20。優(yōu)選地，通過發(fā)散或噴濺來獲得電極20。
可用已知的制造技術來制造傳感器S1和S2以及檢測電路31，并將其包含在金屬封裝中，其配備有用于傳遞所處環(huán)境的濕度的適當開口。圖7所示的、較大的其它電路元件通常置于相對于封裝較遠的位置，并通過電纜連接到所述封裝。
權利要求
1.一種物理量檢測裝置，包括傳感器(S1)，其對于所述物理量敏感并暴露于所述物理量，以及放大器(10)，用第一輸入(15)連接到所述傳感器的輸出，并具有第二參考輸入(14)，其特征在于所述物理量檢測裝置包括第二傳感器(S2)，其對于所述物理量敏感并暴露于所述物理量，其連接到放大器輸出(12)以及還連接到所述參考輸入(14)。
2.如權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于所述放大器(10)是運算放大器，其中，所述第一傳感器(S1)連接在非反相輸入(15)和參考電壓(Vref)的源(36)之間，并且，其中的所述第二傳感器(S2)被安置在所述放大器(10)的反饋線路中，所述反饋線路連接在所述放大器(10)的所述輸出(12)和反相輸入(14)之間。
3.如權利要求1或2所述的檢測裝置，其特征在于用相同的敏感材料來實現(xiàn)所述第一傳感器(S1)和第二傳感器(S2)。
4.如上述權利要求之一所述的檢測裝置，其特征在于表示作為要檢測的物理量的函數(shù)的所述第一傳感器(S1)和所述第二傳感器(S2)的電阻改變的曲線具有相同符號的第一階導數(shù)和第二階導數(shù)。
5.如上述權利要求之一所述的檢測裝置，其特征在于所述特定物理量是存在于所述傳感器(S1，S2)被安置的環(huán)境中的相對濕度。
6.如權利要求2所述的檢測裝置，其特征在于所述物理量檢測裝置還包括與所述第一傳感器(S1)并聯(lián)的電阻(R8)，以便當所述第一傳感器(S1)在低的濕度值處具有非常高的電阻時，限制施加到所述第一輸入(15)的電阻。
7.如權利要求2或6所述的檢測裝置，其特征在于所述物理量檢測裝置包括與所述第二傳感器(S2)串聯(lián)的第二電阻(R2)以及與所述第二傳感器(S2)和所述第二電阻(R2)兩者并聯(lián)的第三電阻(R4)，以便當所述第二傳感器(S2)分別陷入具有非常高或非常低的濕度的環(huán)境中時，分別限制所述放大器(10)的最小和最大增益。
8.如權利要求6或7所述的檢測裝置，其特征在于所述第一傳感器(S1)連接在驅動信號(Vp)的產(chǎn)生器(34，34’)和所述參考電壓產(chǎn)生器(36)之間，所述驅動信號激活所述第一傳感器(S1)以產(chǎn)生隨濕度改變而變化的所述響應信號(V+)。
9.如權利要求8所述的檢測裝置，其特征在于所述驅動信號包括直流電壓，其關系到所述參考電壓(Vref)。
10.如權利要求8所述的檢測裝置，其特征在于所述驅動信號包括具有預定持續(xù)時間的至少兩個單極方波。
11.如權利要求8所述的檢測裝置，其特征在于所述驅動信號包括至少兩個相反極性的方波，并具有與所述參考電壓(Vref)一致的零平均值。
12.如權利要求10或11的檢測裝置，其特征在于所述至少兩個方波具有相同的幅度(Vp)。
13.如權利要求9所述的檢測裝置，其特征在于所述驅動信號關系到所述參考電壓(Vref)。
14.如上述權利要求之一所述的檢測裝置，其特征在于所述傳感器(S1，S2)的每一個包括彼此分離的雙排(18，19)電極(20)，其堆積于絕緣支撐物(16)上，并分別連接到所述電端子對(27，28)，用一層對所述特定物理量之一敏感的材料(22)來覆蓋所述電導體(20)，并且將滲透層(23)放置在所述敏感層(22)之上。
15.如權利要求14所述的檢測裝置，其特征在于所述特定物理量是存在于所述傳感器(S1，S2)被安置的環(huán)境中的相對濕度。
16.一種用于檢測物理量的方法，其提供以下步驟a)用預定的驅動信號(Vp)驅動物理量的第一傳感器(S1)，以便獲得作為物理量函數(shù)的第一輸出信號(V+)；b)放大第一輸出信號，并獲得響應于所述第一輸出信號的放大的信號(Vo)；c)用包括放大的信號(Vo)的驅動信號驅動被安置在與第一傳感器S1相同的環(huán)境中的第二傳感器S2，并獲得第二輸出信號(V-)；d)作為所述第二輸出信號(V-)值的反函數(shù)連續(xù)地調節(jié)所述第一信號(V+)的放大增益。
17.如權利要求16所述的用于檢測物理量的方法，其特征在于表示作為要檢測的物理量的函數(shù)的所述第一傳感器(S1)和所述第二傳感器(S2)的電阻改變的曲線具有相同符號的第一階導數(shù)和第二階導數(shù)。
18.如權利要求16或17所述的用于檢測物理量的方法，其特征在于在具有非反相輸入的可變增益放大器中執(zhí)行所述放大步驟，并且步驟b)包括將所述第一輸出信號(V+)施加到所述非反相輸入。
19.如權利要求16-18之一所述的用于檢測物理量的方法，其特征在于在具有反相輸入的可變增益放大器中執(zhí)行所述放大步驟，并且步驟d)包括將所述第二輸出信號(V-)施加到所述反相輸入。
20.如權利要求16-19之一所述的用于檢測的方法，還包括e)將所述輸出信號(Vo)轉換為數(shù)字形式，并將其送到電子處理器(uP)，以基于預定的數(shù)據(jù)作為所述傳感器(S1和S2)的溫度改變的函數(shù)來執(zhí)行線性校正。
全文摘要
一對相同的濕度傳感器(S1)和(S2)位于相同的環(huán)境中，從而它們同樣地反應于濕度效應；感測電路包括運算放大器(10)，它的輸入(15)從第一傳感器(S1)接收根據(jù)對數(shù)規(guī)律隨濕度改變的信號，而插入放大器反饋中的第二傳感器(S2)以與第一傳感器(S1)相同的方式反應于濕度改變并一致地調整增益。對輸出信號(Vo)進行補償，其具有與濕度基本呈線性的行進性。
文檔編號G01N33/00GK1973200SQ200580020511
公開日2007年5月30日 申請日期2005年6月14日 優(yōu)先權日2004年6月21日
發(fā)明者沃爾特·塞魯?shù)?申請人:意大利電信股份公司