一种聚酰亚胺(PI)感湿膜平行板电容式湿敏元件及其特性模拟研究

《一种聚酰亚胺(PI)感湿膜平行板电容式湿敏元件及其特性模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：Tb943密级：公开UDC：本校编号：硕士学位论文论文题目：一种聚酰亚胺（PI）感湿膜平行板电容式湿敏元件及其特性模拟研究研究生姓名：陈美娟学号：0212106学校指导教师姓名：周文和职称：副教授申请学位等级：工学硕士专业：供热、供燃气、通风与空调工程论文提交日期：2015年4月论文答辩日期：2015年6月万方数据硕士学位论文一种聚酰亚胺（PI）感湿膜平行板电容式湿敏元件及其特性模拟研究AparallelplatecapacitivehumiditysensorbasedonPIfilmandnumerica

2、lstudyonitscharacteristics作者姓名：陈美娟学科、专业：供热、供燃气、通风与空调工程学号：0212106指导教师：周文和完成日期：2015年4月兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰州交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明

3、确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据兰州交通大学硕士学位论文摘要湿度测量和控制正日渐密切于社会生活、工农业生产、交通运输、仓储运输

4、、医药卫生、国防科技、气象预报等领域，具有优异湿敏特性的湿度传感元件是湿度精确测量和控制的先决条件。如呼吸系统疾病诊断、燃料电池汽车等一些领域，不但要求湿度传感元件微型化、具有良好的静态湿敏特性，且对其动态湿敏特性提出了较高要求。由于用途相对不广、影响因素较复杂，湿敏元件的动态湿敏特性的研究及成果相对滞后，与湿敏元件静态湿敏特性的普遍关注和显著进步形成了较大反差。主要表现为：（1）国内外湿度传感元件市场产品的动态响应时间不够快；（2）由于材料成本或工艺复杂等原因，快速响应湿敏元件的研究成果难于量化；（3）因影响因素较多，

5、通过实验方法对微型湿敏元件动态湿敏特性进行全面研究难于实现，现有实验研究成果不能充分说明各因素对湿敏元件动态响应特性的影响机理；（4）湿敏元件动态特性的模拟研究较少，研究成果的利用价值不高，尤其对基于多孔上电极平行板电容式湿敏元件的数值研究几乎没有。针对湿度测量和控制领域存在的上述问题，本文首先在充分分析平行板电容式湿敏元件动态感湿机理及缺点的前提下，设计了基于孔状上电极的平行板电容式湿敏元件；其次依据菲克第二扩散定律、Shibata和Looyenga等方程，并考虑多孔介质孔隙率对湿敏元件动态特性的影响，构建了模拟数值模

6、型，采用Fluent软件对各因素对湿敏元件动态特性的影响进行了数值模拟研究，包括上电极孔径和间距、感湿薄膜厚度、薄膜有效扩散系数等，得出了快速响应孔状上电极平行板电容式湿敏元件的最佳设计参数；然后，根据数值模拟结果，研制了快速响应孔状上电极平行板电容式湿敏元件；最后对快速响应孔状上电极平行板电容式湿敏元件的静、动态特性进行了实验研究。通过本文研究，可以得出以下结论：（1）本文研制的孔状上电极平行板电容式湿敏元件可以有效克服栅状上电极平行板电容式湿敏元件结构对动态响应特性的影响，其动态响应特性更优越。（2）本文构建的数值模

7、型及方法，可有效用于平行板电容式湿敏元件湿敏特性的数值研究。（3）多孔上电极孔间距、孔半径、薄膜厚度和有效扩散系数等对湿敏元件动态特性影响显著。较大的有效扩散系数和较小的孔间距、薄膜厚度，均有利于改善湿敏元件动态响应特性；而对于不同上电极孔半径，动态响应特性曲线存在交点，但当上电极孔半径较小时，最终达到全量程的响应时间较小。-I-万方数据一种PI感湿膜平行板电容式湿敏元件及其特性模拟研究（4）本文使用的基于饱和盐溶液法进行的静、动态湿敏特性测试装置和方法具有简单、精确、低廉、应用方便等优点。关键词：电容型湿敏元件；数值模

8、拟；动态响应特性论文类型：应用基础研究-II-万方数据兰州交通大学硕士学位论文AbstractHumiditymeasurementandcontrolisincreasinglyclosetosociallife,industrialandagriculturalproduction,transportation,