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行业专项成果综述-高分子湿敏电容研制与产业化

发布者:张岳   来源:   发布时间:2020/10/20 15:19:13   标签:   浏览次数:597

项目编号GYHY200806034

研究周期2008年9 月—2010年9 月

国拨经费总经费495万元(国拨经费295万元)

项目负责人】李忠民

项目骨干成员】吉淳、钱锠铖、张平

项目承担单位】上海长望气象科技股份有限公司

项目协作单位】无

主要研究成果

由于掌握了具有自主知识产权的感湿材料配制和成熟的半导体制造技术,建成了年产能力15万只以上的生产线,使湿敏电容可以实现批量化制造,成本较低。若以年产量12万台数字探空仪的用量计算,CW-201湿敏电容价格约在30元,与进口的HC-102相比,每年可节省200万元以上。

在静态性能方面,测试结果均符合考核目标,见表1。

表1  静态测试结果

序号

内容

技术指标

结果

1

标称电容

200±30PF

(+20℃,55%RH)

符合

2

湿度范围

0~100%

静态测试点

95%RH,90%RH,80%RH,60%RH,40%RH,20%RH,10%RH

3

温度范围

-40℃~+110℃

静态测试点

30,20℃,5℃,-20℃

-20以下,见动态测试结果

4

测湿精度

<±2%RH

30,△U≤1.68%RH

20,△U≤1.56%RH

5,△U≤1.59%RH

-20,△U≤2.88%RH

-20以下,△U≤4.69%RH

5

时间常数

<5s(+20℃)

吸湿时间常数为4.6s

脱湿时间常数为4.5s

注:

1)高温段通过180℃~200℃贴片工艺过程得到了验证;

2)湿敏电容在低温需经过温度修正,测试结果是已修正后的误差值。

在动态性能方面,共施放35次,经历了晴、多云、阴、雨等多种天气现象,没有发生失效情况,性能稳定。CW-201湿敏电容具有良好的一致性,最大偏差不超过3%RH,一致性结果见表2;与HC-201湿敏电容动态对比,两种湿敏电容全量程感湿趋势一致,整体偏干,对比结果见表3,在高对流层低温下CW-201感湿变化较大,更敏感。

表2 一致性所有数据统计结果

100-80

80-60

60-40

40-20

20-0

30~0℃

0.66

0.56

0.46

0.69

0.43

0~-20℃

1.18

1.82

1.60

1.25

1.15

-20~-40℃

2.12

1.61

0.24

0.84

-40~-60℃

2.58

1.98

2.13

-60~-80℃

1.50

2.53

2.25


表3 对比性所有数据统计结果

100-80

80-60

60-40

40-20

20-0

30~0℃

-1.67

0.15

0.62

0.35

-2.30

0~-20℃

-4.45

-2.41

-1.48

-1.59

-2.80

-20~-40℃

-3.82

-4.07

-3.90

-4.38

-40~-60℃

-2.86

-3.13

-4.69

-60~-80℃

-4.00

-3.42

 

成果应用情况

在成果应用方面,CW-201湿敏电容分别在GTS12型数字探空仪和北斗导航测风探空仪开展了应用试验,在上海宝山气象局进行了三十多次的集中施放,基测合格率达到100%,与湿敏电阻相比,具有地面准备操作简单、时间短、基测合格率高等优点,高空低温情况下CW-201湿敏电容的灵敏度更高,得到了上海宝山气象局对CW-201湿敏电容使用情况的认可。

在产业化方面,公司建成了完备的湿敏电容研制场地,占地面积450平方米,购置了湿敏电容全过程制造的关键设备和测试仪表,如磁控溅射镀膜机、紫外深度光刻机、单管真空炉、切割机、粘度计、台阶仪、全自动清洗机、高倍显微镜等。具备了独立加工、测试、校准、检验的生产能力,可实现产业化。

    本项目电容的应用目标是新一代数字式探空仪,一是替代湿敏电阻,提高我国高空气象探测质量;二是使我国湿度传感器技术接近世界水平;三是打破国外垄断,降低探空仪制造成本,扭转湿度传感器依靠进口的现状。

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