điện môi giữa hai bản cực là các chất hút ẩm. Do hấp thụ hơi nước nên hằng số điện môi thay đổi làm cho điện dung của tụ thay đổi.
Hình 7.80 là một chuyển đổi độ ẩm tụ điện có lớp điện môi là chất polyme. Lớp polyme được phủ trên điện cực thứ nhất là tantan sau đó là crôm phủ tiếp lên polyme bằng phương pháp bay hơi trong chân không để làm điện cực thứ hai. Thời gian hồi đáp phụ thuộc vào độ dày lớp điện môi ε.
Hình 7.80. Chuyển đổi độẩm tụđiện có lớp điện môi là chất polyme
Với chuyển đổi tụ điện polyme có thể đo được độ ẩm với dải đo từ 0%÷100%; dải nhiệt độ từ -400C÷1000C. Độ chính xác ±2%÷3% và thời gian hồi đáp cỡ vài giây.
Ngoài ra người ta còn sử dụng chất ôxít nhôm (Al2O3) làm chất điện môi. Trong đó điện cực thứ nhất là một tấm nhôm được chế tạo bằng phương pháp anốt hoá, chiều dày của lớp Al2O3 cỡ 0,3µm. Loại chuyển đổi này chỉ thích hợpvới độ ẩm thấp nên lớp điện môi càng mỏng càng tốt. Điện cực thứ hai là một màng kim loại, được chế tạo từ Cu, Au, Pt ... Chuyển đổi loại này cho phép đo nhiệt độ hóa sương Ts trong phạm vi từ -800C÷+700C, thời gian hồi đáp cõ vài giây. Có thể làm việc
trong dải áp suất rộng đến hàng trăm bar. Nhược điểm là không dùng được trong môi trường ăn mòn như NaCl, lưu huỳnh.
7.10. Khái niệm về chuyển đổi thông minh có sử dụng µP.
7.10.1. Sự ra đời các cảm biến thông minh:
Chúng ta xét đến yêu cầu của việc thông minh hoá các cảm biến theo các khía cạnh sau:
- Hiện nay trong các hệ thống thu thập số liệu đo lường thì các cảm biến là khâu yếu nhất của hệ thống so với các bộ biến đổi điện - điện và các hệ thống xử lí kết quả đo. Sai số và các đặc tính kĩ thuật khác của hệ thống không vượt quá sai số của cảm biến nếu không có biện pháp công nghệ và xử lí để cải tiến các đặc tính kĩ thuật của cảm biến. Rõ ràng yêu cầu cải tiến các cảm biến hiện có là một vấn đề cấp thiết. Việc cải tiến đó dựa trên tình hình phát triển của công nghệ và kĩ thuật điện tử - tin học.
- Hiện nay đã xuất hiện các chuyển đổi sơ cấp trên cơ sở công nghệ và vi điện tử, vi cơ điện tử (MEMS) đạt kết quả tốt hơn các chuyển đổi cũ về kích thước và tính năng kĩ thuật. Chính nhờ những công nghệ đó mà ta có thể sử dụng chúng vào nhiều cảm biến khác nhau, giúp cho việc đa chức năng hoá các cảm biến.
- Các vi xử li, vi tính đơn phiến ngày càng được sử dụng rộng rãi, khả năng xử lí ngày càng cao, giá thành ngày càng thấp. Vì thế khi sử dụng chúng kết hợp với các chuyển đổi sơ cấp để tạo ra các cảm biến thông minh không làm tăng nhiều giá thành của cảm biến.
- Nhờ tính năng cao của các vi xử lí mà các nhà kĩ thuật đo lường đã đưa ra được nhiều biện pháp và phương pháp đo để đa năng hóa các cảm biến, các thiết bị đo; đã đề ra nhiều biện pháp xử lí để nâng cao tính chính xác, khả năng thông tin, tăng tốc độ đo, nâng cao tính ổn định, loại trừ các yếu tố ảnh hưởng đến thiết bị đo. Trên cơ sở đó các cảm biến thông minh đã ra đời.
Người ta quan tâm nhiều đến cảm biến thông minh vì chúng có những khả năng sau:
Sử dụng đa chức năng, tức là có thể đo nhiều đại lượng khác nhau với khoảng đo khác nhau.
Có khả năng chương trình hoá với ý nghĩa: quá trình đo có thể theo một chương trình định trước, chương trình này có thể thay đổi bằng các thiết bị ghi chương trình (programator).
Tự động xử lý kết quả đo như:
o Tự động khắc độ, tự động chọn thang đo.
o Tự động bù sai số hệ thống và ngẫu nhiên.
o Tự động bù ảnh hưởng các yếu tố khác nhau.
o Tự động truyền kết quả lên cấp trên theo chu kì hay theo địa chỉ (chức năng truyền thông).
Cấu trúc cảm biến thông minh gồm các chuyển đổi sơ cấp kết hợp với các bộ biến đổi và bộ vi xử lí hay vi tính đơn phiến. Kèm theo với bộ vi xử lí là một bộ ghi chương trình để ghi các chương trình xử lí, các số liệu thống kê và khắc độ...
7.10.2. Vi điện tử hoá các chuyển đổi sơ cấp:
Để nâng cao tính năng của các cảm biến, người ta đã cố gắng đưa công nghệ vi điện tử vào các chuyển đổi đo lường sơ cấp để điển hình hoá chúng và nâng cao các đặc tính kĩ thuật của chúng làm phần tử cơ bản các cảm biến thông minh.