1.一种温湿度传感器的制造方法,所述传感器为快速响应型,其特征在于:制造方法包括如下步骤:S1.将纳米湿度敏感材料加入溶剂中搅拌均匀,得到预定浓度的前驱体溶液;所述湿度敏感材料的电阻率敏感响应于环境湿度;
S2.准备骨架盘,所述骨架盘为非湿度敏感型绝缘材质,且骨架盘的四周均匀设置有多个深槽式空气流道;空气流道用于缩短湿度敏感材料的吸湿响应时间和脱湿响应时间;骨架盘设置有插孔,将温度传感器插入所述插孔并固定;
S3.准备两个金属片,将两片金属片分别固定设置在骨架盘的上表面与下表面,分别作为温湿度传感器的上电极和下电极;然后再在两个金属片上分别焊接一定长度的金属导线;
S4.利用步骤S1所得到的前驱体溶液,将步骤S3得到的骨架盘整个表面包括深槽的表面都覆盖得到预定厚度的湿度敏感薄膜,以得到湿度敏感电阻;
S5.去除金属导线表面的湿度敏感薄膜,将湿度敏感电阻、温度传感器与MCU电连接;由MCU进行电阻、温度的测量;所述MCU为带片内ROM型MCU(微控制单元,MicroController Unit,MCU);
S6.形成温度T—湿度敏感电阻R—湿度H的标准数据库,向所述MCU的ROM中写入标准数据库,得到最终的温湿度传感器。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:在步骤S3中,所述金属片的形状与大小与骨架盘的横截面的形状与大小均相同。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于:所述步骤S1具体为:
使用五水合氯化锡(SnCl4·5H2O)作为起始原料,将SnCl4·5H2O溶解在乙醇中,在磁力搅拌器中进行搅拌,并逐滴加入四异丙醇钛(Ti(C3H7O)4),直至搅拌均匀得到透明溶液,然后热回流3小时,得到前驱体溶液;
优选地,热回流后,再根据需要添加适量的去离子水、粘度调节剂和分散剂,将得到的胶体溶液用作前驱体溶液;
优选地,前驱体溶液再进行10天的老化放置;
优选地,在最终配置得到的前驱体溶液中,Sn:Ti摩尔比为5:1 8:1。
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4.如权利要求1‑3任一项所述的方法,其特征在于:步骤S3中所述的金属导线具有绝缘外皮,在步骤S5中,采用剥线钳将金属导线的末端的一定长度的绝缘外皮去除,使金属导线便于焊接、电连接至MCU。
5.如权利要求1‑3任一项所述的方法,其特征在于:步骤S4具体实现如下:
将步骤S3得到的焊接有金属导线、设置有两个金属片的骨架盘浸没在步骤S1所得到的前驱体溶液中,然后取出并烘干、烧结,使得湿度敏感材料固化在骨架盘的整个表面,形成湿度敏感薄膜,再次将骨架盘浸没在步骤S1所得到的前驱体溶液中,取出并烘干、烧结,如此重复预定次数,预定次数由所要得到的湿度敏感薄膜的厚度而定;上电极、下电极、湿度敏感材料构成湿度敏感电阻。
6.如权利要求1‑3任一项所述的方法,其特征在于:步骤S6具体实现如下:
配置多个不同湿度的测试腔体,分别在不同的温度下测试湿度敏感电阻在不同已知湿度环境中的电阻值,将每一条记录的对应的湿度H、温度T、湿度敏感电阻R存储入MCU的ROM中,形成标准数据库,所述标准数据库包括有多条所述快速响应型温湿度传感器在不同温度T下的湿度敏感电阻R—湿度H曲线,即R(H)T曲线,每一条R(H)T曲线中记录有不同湿度值H对应的湿度敏感电阻R;在使用温湿度传感器时,由MCU进行湿度测量值的温度校正。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于:将预先制备得到的温湿度传感器放置在测试腔体中,将测试腔体抽真空,然后配置其中气体为1RH%湿度,控制测试腔体的温度,分别在1℃、2℃、3℃……85℃下测量湿度敏感电阻的电阻值,即温度间隔为1℃,将每一个温度下测量得到的电阻值连同1RH%湿度值存入标准数据库中;
将测试腔体抽真空,然后配置其中气体为2RH%湿度,控制测试腔体的温度,分别在1℃、
2℃、3℃……85℃下测量湿度敏感电阻的电阻值,即温度间隔为1℃,将每一个温度下测量得到的电阻值连同2RH%湿度值存入标准数据库中;
将测试腔体抽真空,然后配置其中气体为3RH%湿度,控制测试腔体的温度,分别在1℃、
2℃、3℃……85℃下测量湿度敏感电阻的电阻值,即温度间隔为1℃,将每一个温度下测量得到的电阻值连同3RH%湿度值存入标准数据库中;
……如此重复,以1RH%湿度递增,即湿度间隔为1RH%,直至90RH%。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于:其中的温度间隔为1℃或0.5℃或0.2℃或0.1℃,湿度间隔为1%RH或0.5%RH或0.2%RH或0.1%RH。
9.如权利要求1‑5任一项所述的方法,其特征在于:骨架盘整体外形呈现为圆柱形、正方柱形、长方柱形、棱柱形中任意一种;优选地,柱形骨架盘为圆柱形骨架盘;优选地,圆柱形骨架盘的圆周设置有辐射状均匀分布多个“T”形骨架,优选地,所述湿度敏感材料完全覆盖在多个“T”形骨架上,每两个相邻的“T”形骨架之间的空间构成深槽式空气流道,空气流道用于缩短湿度敏感材料的吸湿响应时间和脱湿响应时间;
优选地,在步骤S4之后、步骤S5之前还包括有:在圆柱形骨架盘的上表面和下表面涂覆导电浆料,使得湿度敏感材料与上电极、下电极之间可靠地电连接。
10.如权利要求1所述的快速响应型温湿度传感器,其特征在于:所述带片内ROM型MCU选自:带片内一次性可编程ROM(One Time Programming, OTP)型MCU、带片内EPROM型MCU、带片内EEPROM型MCU、带MASK片内掩模ROM型MCU、带片内FLASH型MCU、同时集成FLASH和EEPROM的MCU中任意一种;
或者,上述带片内ROM型MCU替换为无片内ROM型MCU并外接EPROM或EEPROM或FLASH。