DE1698096C3

DE1698096C3 - Absolute humidity measuring element

Info

Publication number: DE1698096C3
Application number: DE19681698096
Authority: DE
Inventors: David J. Brookline Chleck; Philip Lexington Goodman
Original assignee: Panametrics LLC
Current assignee: Panametrics LLC
Priority date: 1967-03-17
Filing date: 1968-03-12
Publication date: 1980-11-20
Also published as: DE1698096A1; FR1556194A; DE1698096B2; GB1162783A

Description

Die Erfindung betrifft ein Absolutfeuchtigkeits-Meßelement mit einer Grundelektrode aus Aluminium, einer auf einer Seite dieser Grundelektrode haftenden Aluminiumoxidschicht und einer mindestens einen Teil der Aluminiumoxidschicht bedeckenden, wasserdampfdurchlässigen Deckelektrode.The invention relates to an absolute humidity measuring element with a base electrode made of aluminum, an aluminum oxide layer adhering to one side of this base electrode and at least one part the water vapor permeable cover electrode covering the aluminum oxide layer.

Die Messung des Feuchtigkeitsgehalts von Gasen ist in vielen technischen Fällen außerordentlich wichtig, die beispielsweise von der Steuerung technischer Verfahrensabläufe oder von Laboratmosphären bis zu meteorologischen Messungen in der Atmosphäre mit Hilfe von Flugkörpern reichen. Der Wasserdampfgehalt kann als absolute Feuchtigkeit oder als relative Feuchtigkeit dargestellt werden. Die relative Feuchtigkeit gibt die jeweilige Wasserdampfkonzentration als Prozentsatz des Sättigungdampfdrucks bei der jeweiligen Gastemperatur an. Die absolute Feuchtigkeit gibt dagegen den tatsächlichen Wasserdampfdruck bzw. den tatsächlichen Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre an. Die relative Feuchtigkeit ist also eine temperaturabhängige Größe und gibt nur dann eine exakte Angabe über den absoluten Wasserdampfgehalt, wenn gleichzeitig die Temperatur gemessen wird.The measurement of the moisture content of gases is extremely important in many technical cases for example, from the control of technical processes or from laboratory atmospheres to Meteorological measurements in the atmosphere with the help of missiles are sufficient. The water vapor content can be represented as absolute humidity or relative humidity. The relative humidity gives the respective water vapor concentration as a percentage of the saturation vapor pressure at the respective Gas temperature. The absolute humidity, on the other hand, gives the actual water vapor pressure or the actual water vapor content in the atmosphere. The relative humidity is therefore temperature-dependent Size and only gives an exact indication of the absolute water vapor content if at the same time the temperature is measured.

Es ist daher wünschenswert die absolute Feuchtigkeit zu messen, um eine direkte Aussage über den ίο Wasserdampfgehalt unabhängig von der jeweiligen Temperatur zu erhalten.It is therefore desirable to measure the absolute humidity in order to obtain a direct statement about the ίο to maintain the water vapor content regardless of the respective temperature.

Feuchtigkeits-Meßelemente des oben definierten Aufbaus sind bereits aus den DE-PS 7 42 284 und 9 17 821 sowie den US-PS 22 37 006 und 30 75 385 bekannt Die Dicke der Aluminiumoxidschicht liegt bei diesen bekannten Feuchtigkeits-Meßelementen im Bereich von 0,001 bis 0,1 mm.Moisture measuring elements of the structure defined above are already from DE-PS 7 42 284 and 9 17 821 and US-PS 22 37 006 and 30 75 385 known The thickness of the aluminum oxide layer is included these known humidity measuring elements in the range of 0.001 to 0.1 mm.

In den DE-PS 7 42 284 und 9 17 821 sowie der US-PS 30 75 385 ist ferner ausdrücklich angegeben, daß die betreffenden Melielemente die relative Feuchte messen, also die Meßwerte temperaturabhängig sind. In der US-PS 22 37 006 findet sich zwar kein entsprechender ausdrücklicher Hinweis auf die Messung der relativen Feuchte, jedoch folgt aus dem Fehlen anderer Angaben sowie den aufgeführten, bei einer gegebenen Temperatur erhaltenen Meßwerten, daß es sich ebenfalls um einen auf die relative Feuchtigkeit ansprechenden Meßfühler handeltIn DE-PS 7 42 284 and 9 17 821 and US-PS 30 75 385 it is also expressly stated that the melee elements in question measure the relative humidity, that is, the measured values are temperature-dependent. In US-PS 22 37 006 there is no corresponding explicit reference to the measurement of the relative humidity, but from the lack of other information and the listed measured values obtained at a given temperature it follows that it is also a reference to the relative humidity responsive sensor

In de^r Publikation von C. M. Stover, Aluminium Oxide Humidity Element for Radiosonde Weather Measuring Use, Review of Scientific Instruments 34 (1963) 632 — 635, sind ebenfalls Meßelemente auf Aluminiumoxidbasis und ihre Herstellung beschrieben, die wegen der Temperaturabhängigkeit ihrer Feuchtigkeits-Widerstands- bzw. Feuchtigkeits-Kapazitäts-Kennlinien ausdrücklich als Meßelemente für die Messung der Relativfeuchtigkeit bezeichnet sind.In de ^r publication by CM Stover, Aluminum Oxide Humidity Element for Radiosonde Weather Measuring Use, Review of Scientific Instruments 34 (1963) 632-635, measuring elements based on aluminum oxide and their production are also described Humidity-capacity characteristics are expressly designated as measuring elements for measuring the relative humidity.

In der Fachliteratur finden sich ferner Hinweise darauf, daß Feuchtigkeits-Meßelemente des obigenIn the specialist literature there are also indications that moisture measuring elements of the above

■to prinzipiellen Aufbaus in manchen Fällen mehr oder weniger weitgehend temperatur- und druckunabhängiges Ansprechverhalten aufweisen können, ohne daß allerdings irgendwelche konkrete Angaben zu den genauen Herstellungsbedingungen oder zum Aufbau, insbesondere zur Schichtdicke der Aluminiumoxidschicht gemacht sind (vgl. D. Chleck, Aluminium Oxide Hygrometer: Laboratory Performance and Flight Results, J. of Appl. Meteorology 5 ('966) 878-886, sowie D. Chleck und F. J. Brousaides, A Partial Evaluation of the Performance of an Aluminium Oxide Humidity Element. Kap. 41 aus 'Humidity and Moisture. Bd. 1,1965, S. 405-414).■ to principle structure in some cases more or may have less largely temperature- and pressure-independent response behavior without however, any specific information about the exact manufacturing conditions or the structure, are made in particular to the layer thickness of the aluminum oxide layer (cf. D. Chleck, Aluminum Oxide Hygrometer: Laboratory Performance and Flight Results, J. of Appl. Meteorology 5 ('966) 878-886, and D. Chleck and F. J. Brousaides, A Partial Evaluation of the Performance of an Aluminum Oxide Humidity element. Cape. 41 from 'Humidity and Moisture. Vol. 1.1965, pp. 405-414).

Eine Zuordnung der an manchen Feuchtigkeits-Meßfühlern auf Aluminiumoxidbasis beobachteten Temperatur- und Druckunabhängigkeit zu bestimmten Verfahrensmaßnahmen oder einem bestimmten Meßfühler-Aufbau war nicht möglich, da die Eigenschaften der erhaltenen Aluminiumoxid-Meßelemente durchwegs als nicht reproduzierbar und der Einfluß von Verfahrensparametem bei der Herstellung ausdrücklich als unbekannt bezeichnet sind, wie aus der erstgenannten Publikation von D Chleck hervorgeht wo ferner darauf hingewiesen ist, daß bereits kleine Abweichungen in den Herstellungsbedingungen solcher Elemente zu großen Unterschieden in der Funktion führen.An assignment of the temperature values observed on some aluminum oxide-based humidity sensors and pressure independence from certain procedural measures or a certain sensor structure was not possible because the properties of the obtained alumina measuring elements consistently as not reproducible and the influence of process parameters in the production is expressly unknown are designated, as can be seen from the first-mentioned publication by D Chleck, where also on it it should be noted that even small deviations in the manufacturing conditions of such elements become large Leading differences in function.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Feuchtigkeitsmeßelement der oben definierten Art so auszubilden, daß es temperaturunabhängig arbeitet undThe invention is based on the object of providing a moisture measuring element of the type defined above to train that it works independently of temperature and

folglich die Messung der absoluten Feuchtigkeit ermöglichtconsequently enables the measurement of the absolute humidity

Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.The problem is solved according to the claims.

Das erfindungsgemäße Absolutfeuchtigkeits-Meßeiement weist eine Grundelektrode aus Aluminium, eine darauf vorgesehene Aluminiumoxidschicht und eine darauf ausgebildete, die Aluminiumoxidschicht mindestens teilweise überdeckende wasse; dampfdurchlässige Deckelektrode auf und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxidschicht nicht dicker als 0,0003 mm ist ι οThe absolute humidity measuring element according to the invention has a base electrode made of aluminum, an aluminum oxide layer provided thereon and a water formed thereon at least partially covering the aluminum oxide layer; vapor permeable Cover electrode and is characterized in that the aluminum oxide layer is not thicker than 0.0003 mm ι ο

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß Feuchtigkeits-Meßelemente der obigen Art mit einer Schichtdicke der Aluminiumoxidschicht von etwa 0,0003 mm praktisch keine Temperatur- und Druckabhängigkeit aufweisen und entsprechend Absolutfeuchtigkeits-Meßelemente darstellen.The invention is based on the surprising finding that moisture measuring elements of the above Kind with a layer thickness of the aluminum oxide layer of about 0.0003 mm, practically no temperature and have pressure dependency and correspondingly represent absolute humidity measuring elements.

Die erfindungsgemäßen Meßelemente erlauben daher die Messung des absoluten Wasserdampfgehalts der Atmosphäre bei jeder Temperatur, wodurch eine zusätzliche Messung der Temperatur und eine nachfolgende Umrechnung des Meßergebnisses oder eine Temperaturkompensation der Meßanordnung überflüssig wird.The measuring elements according to the invention therefore allow the measurement of the absolute water vapor content of the Atmosphere at any temperature, creating an additional measurement of temperature and a subsequent one Conversion of the measurement result or a temperature compensation of the measurement arrangement superfluous will.

Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Meßelement im Vergleich zu den bekannten Meßelementen außerordentlich empfindlich und kann beispielsweise noch einen Feuchtigkeitsgehalt von 10 μg Wasserdampf pro Liter Luft messen.In addition, the measuring element according to the invention is in comparison to the known measuring elements extremely sensitive and can, for example, still have a moisture content of 10 μg water vapor measure per liter of air.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung m beispielhaft beschrieben; es zeigtSome preferred embodiments of the invention are described below by way of example with reference to the drawing m; it shows

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ab-.olutfeuchtigkeits-Meßelements, 1 shows a perspective view of an absolute humidity measuring element,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Ebene 2-2 in F i g. 1,F i g. 2 shows a section along the plane 2-2 in FIG. 1,

Fig.3 ein Blockschaltbild einer Meßschaltung zur Feuchtigkeitsmessung mit dem Meßelement.3 shows a block diagram of a measuring circuit for measuring moisture with the measuring element.

Fig.4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Meßelements,4 shows a side view of a further embodiment of a measuring element,

Fig.5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Meßelements undFig. 5 is a perspective view of another Embodiment of a measuring element and

Fig.6 eine Meßsonde mit einem Feuchtigkeits-Meßelement. 6 shows a measuring probe with a moisture measuring element.

Das in Fig. 1 dargestellte Feuchtigkeitsmeßelement ist als Schichtkörper aufgebaut und weist eine aus Aluminium bestehende Grundelektrode 1, eine elektrisch leitende Metallschicht als Deckelektrode 2 und eine dazwischenliegende Aluminiumoxidschicht 3 auf. An die Grundelektrode 1 und die Deckelektrode 2 ist jeweils eine elektrische Leitung 4 bzw. 5 angeschlossen. Die Grundelektrode 1 besteht vorzugsweise aus kaltgerecktem Aluminiumblech mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99% und hat eine gleichmäßige Dicke, die zwischen etwa 0,012 und 3,0 mm liegen kann. Eine hochglanzpolierte Oberfläche der Grundelektrode 1 ist vorteilhaft.The moisture measuring element shown in Fig. 1 is constructed as a laminated body and has one Aluminum existing base electrode 1, an electrically conductive metal layer as cover electrode 2 and an aluminum oxide layer 3 therebetween. To the base electrode 1 and the cover electrode 2 is one electrical line 4 and 5 respectively connected. The base electrode 1 is preferably made of Cold-stretched aluminum sheet with a purity of at least 99% and has a uniform Thickness, which can range from about 0.012 to 3.0 mm. A highly polished surface of the base electrode 1 is advantageous.

Bei der Herstellung des Meßelements wird zunächst die Oberfläche der Aluminiumplatte zur Erzeugung einer porösen Oxidschicht eloxiert, beispielsweise mit Wechselstrom in einem erhitzten Schwefelsäurebad. Die Dicke der so hergestellten Oxidschicht beträgt etwa bo 0,002 mm. Der zum Anschließen der Leitung 4 an der Aluminiumplatte vorgesehen- Bereich wird vor dem Eloxieren abgedeckt.During the production of the measuring element, the surface of the aluminum plate is first used for production a porous oxide layer anodized, for example with alternating current in a heated sulfuric acid bath. The thickness of the oxide layer produced in this way is approximately bo 0.002 mm. The area provided for connecting the line 4 to the aluminum plate is placed in front of the Anodizing covered.

Die entstandene amorphe Aluminiumoxidschicht zeichnet sich durch eine regelmäßige Porenstruktur mit tiefen, engen Kapillarkanälen aus, die jeweils eine lichte Weite von etwa 70 A haben und so tief sind, daß die Dicke der Oxidschicht unterhalb der Böden der Kapillarporen noch etwa 11 Ä beträgt Die Mittenabstände der einzelnen Poren betragen etwa 160 Ä.The resulting amorphous aluminum oxide layer is characterized by a regular pore structure deep, narrow capillary channels, each having a clear width of about 70 A and so deep that the The thickness of the oxide layer below the bottoms of the capillary pores is about 11 Å of the individual pores are about 160 Å.

Die Aluminiumplatte wird sodann etwa 30 min lang in destilliertem Wasser gekocht Danach wird die Aluminiumoxidschicht so lange gebürstet, bis die Schichtdicke auf etwa 0,00025 mm verringert istThe aluminum plate is then boiled in distilled water for about 30 minutes Brushed until the layer thickness is reduced to about 0.00025 mm

Nach dieser Bearbeitung wird die freibleibende Oberfläche der Aluminiumoxidschicht 3 mit einer Schablone abgedeckt und die die Deckelektrode 2 bildende elektrisch leitende Metallscnicht aufgebracht Je nach der gewünschten Kennlinie des herzustellenden Meßelements kann für diese Metallschicht Aluminium, Kupfer, Gold, Eisen, Platin, Palladium oder eine Nickel-Chrom-Legierung gewählt werden. Palladium und Nickel-Chrom-Legierungen sind wegen ihrer guten Haftfähigkeit vorteilhaft, während Gold sich durch seine chemische Beständigkeit auszeichnet Die Deckelektrode wird so dünn wie möglich ausgebildet. Wegen ihrer guten Haftfähigkeit können Palladium- und Nickel-Chrom-Schichten dünner als andere Metallschichten gemacht werden.After this processing, the remaining surface of the aluminum oxide layer 3 is covered with a Covered stencil and the electrically conductive Metallscnot applied forming the cover electrode 2 Depending on the desired characteristic of the measuring element to be produced, aluminum, Copper, gold, iron, platinum, palladium or a nickel-chromium alloy can be selected. palladium and nickel-chromium alloys are advantageous because of their good adhesiveness, while gold is distinguished by its excellent chemical resistance The top electrode is made as thin as possible. Because of her Good adhesion, palladium and nickel-chromium layers can be thinner than other metal layers be made.

Danach werden die elektrischen Leitungen 4 und 5 angebracht. Die Leitung 4 besteht vorzugsweise aus Aluminiumflachdraht, dessen Ende 4' über die Kante des nichteloxierten Bereichs der Grundelektrode 1 gebogen ist, so daß nur mit der Aluminiumplatte ein elektrischer Kontakt hergestellt ist. Die Leitung 5 besteht vorzugsweise aus einem dünnen Kupfer- oder Golddraht, der mit einem Tropfen Leitsilber auf der Deckelektrode festgekittet ist.Then the electrical lines 4 and 5 are attached. The line 4 preferably consists of Flat aluminum wire, the end 4 'of which is bent over the edge of the non-anodized area of the base electrode 1 so that electrical contact is only made with the aluminum plate. The line 5 is preferably made from a thin copper or gold wire attached to the top electrode with a drop of conductive silver is cemented.

F i g. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der die eine, aus einem Aluminiumflachdraht 32 bestehende Leitung wiederum über die Unterseite der Grundelektrode 31 geführt und zur Herstellung eines elektrischen Kontakts über eine Kante dieser Platte gebogen ist. Der Aluminiumflachdraht 32 kann mit einem Epoxyharztropfen 38 an der Unterseite der Aluminiumplatte fixiert sein. Die Deckelektrode 34 ist eine dünne Goldschicht auf der Oberfläche der Aluminiumoxidschicht 33. Die Kontaktierung der Deckelektrode erfolgt mit einer Feder 35, an der ein kleiner Goldbelag 36 angeschweißt ist. Eine kleine isolierende Epoxyharzhalterung 37 hält die Feder 35 an der Grundelektrode 31. Die Federspannung ergibt auch beim Auftreten von Schwingungen einen sicheren elektrischen Kontakt mit der Deckelektrode.F i g. 4 shows a modified embodiment at the one, consisting of an aluminum flat wire 32 in turn over the underside of the Base electrode 31 out and for making electrical contact over an edge of this plate is bent. The aluminum flat wire 32 can be covered with an epoxy resin drop 38 on the underside of the Aluminum plate to be fixed. The top electrode 34 is a thin gold layer on the surface of the Aluminum oxide layer 33. The cover electrode is contacted with a spring 35 on which a small gold plating 36 is welded on. A small insulating epoxy retainer 37 holds the spring 35 in place of the base electrode 31. The spring tension results in a safe even when vibrations occur electrical contact with the cover electrode.

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß Fi g. 5 ist ein Rahmen 41 aus rostfreiem Stahl durch Punktschweißung mit der Unterseite der Grundelektrode 40 verbunden und über die beiden Plattenlängskanten gezogen. An einem über die Aluminiumplatte vorstehenden Teil des Rahmens 41 ist eine Stütze 44 aus Phenolharz, die oben und unten mit Kupfer beschichtet ist, aufgelötet. Eine federnde Leitung 46 mit einem goldbelegten Ende 47 dient zur Kontaktierung der Deckelektrode 42. Diese Leitung 46 ist an der Oberseite der Stütze 44 angelötet. Die andere Leitung 45 ist durch Punktschweißung mit dem Stahlrahmen 41 verbunden.In a further embodiment according to FIG. 5 is a frame 41 made of stainless steel by spot welding to the underside of the base electrode 40 connected and pulled over the two longitudinal edges of the panel. On one protruding above the aluminum plate Part of the frame 41 is a support 44 made of phenolic resin, which is coated with copper at the top and bottom is soldered on. A resilient line 46 with a gold-plated end 47 is used to contact the Cover electrode 42. This line 46 is soldered to the top of the support 44. The other line 45 is through Spot welding connected to the steel frame 41.

Für die meisten Anwendungsfälle muß das Meßelement in eine Sonde eingebaut sein, die elektrisch isoliert und eine gewisse mechanische Festigkeit besitzt. F i g. 6 zeigt eine Sonde mit einem etwa becherförmigen Sockel 50. der einen Befestigungsflansch 50a und nicht dargestellte Leitungsanschlüsse aufweist. Zwei mit diesen Leitungsanschlüssen verbundene elektrische Leitungen 53 und 54 führen durch einen Isolierzylinder hindurch zum Meßelement 55. Zwei U-förmig gebogene Drähte 56 und 57 bilden ein die AnordnungFor most applications, the measuring element must be built into a probe that is electrically isolated and has a certain mechanical strength. F i g. 6 shows a probe with an approximately cup-shaped base 50. which has a fastening flange 50a and line connections (not shown). Two with Electrical lines 53 and 54 connected to these line connections lead through an insulating cylinder through to the measuring element 55. Two U-shaped bent wires 56 and 57 form the arrangement

überdeckendes Schutzgitter und sind am Sockel befestigt. Der Isolierzylinder 51 weist einen bis zu den das Schutzgitter bildenden Drähten reichenden Ringflansch 52 auf.covering protective grille and are attached to the base. The insulating cylinder 51 has one up to the the protective grating forming wires reaching annular flange 52.

Die extrem Ideine Schichtdicke der feuchtigkeitsempfindlichen Aluminiumoxidschicht macht das Meßelement temperatur- und druckunabhängig, so daß es durch die feuchtigkeitsabhängigen Änderungen seines elektrischen Widerstandes und seiner Kapazität unmittelbar auf die absolute Feuchtigkeit anspricht. Außerdem bedingt die kleine Schichtdicke der Oxidschicht eine große Ansprechgeschwindigkeit auf Änderungen der Feuchtigkeit. Die Ansprechcharakteristik des Meßelements wird nachstehend anhand eines typischen Anzeigeverlaufs bei einer plötzlichen Änderung der absoluten Feuchtigkeit von einem Wert von 10 00(^g Wasserdampf pro Liter Luft auf einen Wert von 10 μg Wasserdampf pro Liter Luft dargestellt wobei die Zeit angegeben ist, die jeweils erforderlich ist, bis sich die Meßanzeige um den jeweils in Prozent der insgesamt zu durchlaufenden Änderung angegebenen Wert verändert hatThe extremely ideal layer thickness of the moisture-sensitive Aluminum oxide layer makes the measuring element independent of temperature and pressure, so that it goes through the moisture-dependent changes in its electrical resistance and capacitance directly responds to absolute humidity. In addition, the small thickness of the oxide layer causes a fast response to changes in humidity. The response characteristics of the measuring element is shown below using a typical display history when the absolute humidity of a value of 10 00 (^ g Water vapor per liter of air to a value of 10 μg Water vapor per liter of air is shown where the time is given that is required in each case until the Measurement display changed by the value given as a percentage of the total change to be run through Has

Anzeigeänderung in Prozent der Benötigte ZeilDisplay change in percent of the required line

insgesamt erforderlichen Änderungtotal change required

der Anzeige (s)the display (s)

0,75
5,0
15,0
300,00.75
5.0
15.0
300.0

Das langsame Erreichen des Endwertes bei großen Feuchtigkeitsänderungen beruht auf Brüchen und Rissen innerhalb der Oxidschicht um die Porenkanäle herum. Wenn diese Brüche und Risse mit Wasser gefüllt sind, werden zwar die elektrischen Kenngrößen des Meßelements nicht beeinflußt, jedoch wirkt sich dies auf die Geschwindigkeit aus, mit der sich das Meßelement auf den neuen Gieichgewichtswert einstellt. Bei vergleichsweise kleinen Feuchtigkeitsänderungen rühren die vom Meßinstrument angezeigten Änderungen nur vom freien Durchgang der Feuchtigkeit durch die Porenkanäle der Oxidschicht her, so daß die Ansprechgeschwindigkeit verhältnismäßig groß ist. Bei sehrThe slow reaching of the final value with large changes in humidity is due to breaks and Cracks within the oxide layer around the pore channels. When these breaks and cracks are filled with water are, the electrical parameters of the measuring element are not influenced, but this does have an effect the speed with which the measuring element adjusts to the new equilibrium value. at comparatively small changes in humidity result from the changes indicated by the measuring instrument only from the free passage of moisture through the pore channels of the oxide layer, so that the response speed is relatively large. With very

IU großen Feuchtigkeitsänderungen in der Größenordnung von 10 000μg Wasserdampf pro Liter Luft verläuft anfänglich der Feuchtigkeitsstrom durch die Porenkanäle hindurch schnell, und anschließend findet eine vergleichsweise langsame Diffusion der Flüssigkeit aus den Brüchen und Rissen in die Porenkanäle hinein statt. Daher bedingen diese Brüche und Risse nur bei sehr großen Feuchtigkeitsänderungen die verhältnismäßig große Zeit bis zum Erreichen des Endwerts.
Zur Verringerung dieses Einflusses kann das Meßelement nach erfolgter Fertigung vorzugsweise nach Anschluß der Leitungen 30 bis 90 min auf 200 bis 350°C erhitzt werden. Hierdurch werden die genannten Brüche und Risse der Oxidschicht beseitigt, so daß auch bei verhältnismäßig großen FeuchtigkeitsänderungenWith large changes in humidity of the order of magnitude of 10,000 μg water vapor per liter of air, the moisture flow through the pore channels initially runs rapidly, and then a comparatively slow diffusion of the liquid from the fractures and cracks into the pore channels takes place. Therefore, these breaks and cracks only cause the relatively long time to reach the final value in the case of very large changes in humidity.
To reduce this influence, the measuring element can be heated to 200 to 350 ° C. for 30 to 90 minutes after production, preferably after connecting the lines. This eliminates the aforementioned breaks and cracks in the oxide layer, so that even with relatively large changes in humidity

2-3 ein schnelles Ansprechen des Meßelements erzielt wird.2-3 a quick response of the measuring element is achieved.

Fig.3 zeigt ein Blockschaltbild einer elektrischenFig.3 shows a block diagram of an electrical

Meßschaltung zur Feuchtigkeitsmessung mit dem beschriebenen Meßelement. Ein Oszillator 20 führt einer bistabilen Kippstufe 21 eine SägezahnspannungMeasuring circuit for measuring moisture with the measuring element described. An oscillator 20 leads a bistable trigger stage 21 a sawtooth voltage

JO zu. Die am Ausgang der Kippstufe 21 erscheinende Rechteckspannung wird an das Meßelement 22 angelegt, dessen Kapazität und Widerstand sich in Abhängigkeit von der absoluten Feuchtigkeit ändern. Ein Operationsverstärker 23 verstärkt das Ausgangssi-JO to. The square-wave voltage appearing at the output of the multivibrator 21 is applied to the measuring element 22 applied, the capacity and resistance of which change depending on the absolute humidity. An operational amplifier 23 amplifies the output

J5 gnal des Meßelements 22 und führt es über einen Gleichrichter 24 einer Anzeigeeinrichtung 25 zu.J5 signal of the measuring element 22 and feeds it to a display device 25 via a rectifier 24.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Absolute humidity measuring element with a Base electrode made of aluminum, an aluminum oxide layer provided thereon and one on top formed, the aluminum oxide layer at least partially covering water vapor permeable Cover electrode, characterized in that the aluminum oxide layer (3; 33; 42) is not thicker than 0.0003 mm

2. Absolute humidity measuring element according to claim 1, characterized by one for production an electrical connection via the base electrode (31), which is bent and designed as a flat wire Connection line (32) and a second connection line (35) designed as a spring element, which with a gold-plated end (36) for making mechanical and electrical contact on the Cover electrode (34) rests

3. absolute humidity measuring element according to claim 2, characterized in that the second Connection line (35) outside the cover electrode (34) with a holder made of insulating material (37) is supported on the base electrode (31)

4. Absolute humidity measuring element according to claim 1, characterized by a surface facing away from the aluminum oxide layer (42) The base electrode (40) covering, protruding over the edges of the base electrode and the aluminum oxide layer partially covering metal frame (41) with which a connecting line (45) is mechanically and electrically connected and the protrudes over the base electrode and carries an insulating holder (44) on which a second, with a gold-plated end (47) electrically and mechanically connected to the cover electrode (43) connecting line (46) is attached.

5. absolute humidity measuring element according to one of claims 2 to 4, characterized in that the two connection lines passed through an insulating cylinder (51) and with line connections a cup-shaped base (50) are connected, which in turn supports a frame (56,57), and the insulating cylinder (51) one for damping lateral movements in the event of vibrations Has base (50) connected to the frame flange (52)