一种用于温度和流体相对蒸气压力测量的装置及相关联的方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及环境传感器领域、相关联的方法和装置，以及尤其关注低成本集成传 感器，该低成本集成传感器能够测量周围环境的温度和流体的相对蒸气压力。某些公开的 示例方面/实施例涉及便携式电子设备，特别地，所谓的手持便携式电子设备，其在使用中 可以是手持式的（尽管在使用中可以将它们放在托架上）。此类手持便携式电子设备包含 所谓的个人数字助理（PDAs)和平板PCs。
[0002] 根据一个或多个所公开的示例方面/实施例的便携式电子设备/装置可以提供 一个或多个音频/文本/视频通信功能（例如，电信、视频通信和/或文本传输，短消息服 务（SMS)/多媒体消息服务（MMS)/电子邮件收发功能，交互式/非交互式观看功能（例如， 网络浏览、导航、TV/节目观看功能）、音乐记录/播放功能（例如，MP3或其它格式和/或 (FM/AM)无线电广播记录/播放）、数据的下载/发送功能、图像捕获功能（例如，使用（例 如内建的）数字相机），以及游戏功能。
【背景技术】
[0003] 当前，在市场上不能获得低成本的集成的柔性的温度和湿度传感器。本文中公开 的装置和方法可能解决或可能不解决这个问题。
[0004] 在先发布的文档和在本说明书中的任何背景中的列表或论述不应当必须被认为 是承认该文档或背景是现有技术的一部分或是公知常识。本公开的一个或多个方面/实施 例可以解决或可以不解决背景问题中的一个或多个背景问题。
【发明内容】
[0005] 根据第一方面，提供了一种装置，所述装置包括第一传感器元件和第二传感器元 件，所述第一传感器元件包括第一传感器材料，所述第二传感器元件包括第二传感器材料， 其中所述第一传感器材料被配置为使得所述第一传感器材料的电气性质依赖于所述第一 传感器元件和第二传感器元件所位于的环境的温度，以及所述第二传感器材料被配置为使 得所述第二传感器材料的相同电气性质依赖于所述第一传感器元件和第二传感器元件所 位于的环境中的流体的相对蒸气压力，所述第一传感器材料和第二传感器材料的各自温度 和流体相对蒸气压力的依赖性允许基于在所述环境中的所述第一传感器材料和第二传感 器材料的电气性质的组合测量结果来确定所述环境的温度和流体相对蒸气压力。
[0006] 如贯穿于本说明书中所使用的术语"相对蒸气压力"可以采用的含义是在给定温 度处的流体的部分蒸气压力和它的饱和蒸气压力之间的比率。
[0007] 所述第一传感器材料的电气性质还可以依赖于在环境中的流体的相对蒸气压力。 所述第二传感器材料的电气性质还可以依赖于环境的温度。第一传感器材料的温度和流体 相对蒸气压力的依赖性可以不同于第二传感器材料的温度和流体相对蒸气压力的依赖性。
[0008] 所述第一传感器材料可以不同于所述第二传感器材料。所述第一传感器材料和第 二传感器材料每个都可以包括氧化物材料。所述第一传感器材料的氧化物材料可以具有与 第二传感器材料的氧化物材料不同的氧化态。所述第一传感器材料可以包括：在所述第二 传感器材料中不存在的一个或多个官能团（functionalgroups)。所述第一传感器材料和 第二传感器材料每个都可以包括一个或多个官能团。所述第一传感器材料的一个或多个官 能团可以不同于所述第二传感器材料的一个或多个官能团。
[0009] 所述第一传感器元件可以包括所述第二传感器元件不存在的钝化层。所述钝化层 可以被配置为防止所述第一传感器材料暴露于环境中的流体。所述钝化层可以包括含氟聚 合物（诸如，由AGC化学品欧洲有限责任公司提供的Cytop?)。
[0010] 所述第一传感器材料和第二传感器材料每个都可以包括具有间隙 (interstitial)间距的一堆伪二维片晶（pseudotwo-dimensionalplatelets)。在相同 环境条件下，在所述第一传感器材料中的伪二维片晶的间隙间距可以不同于在所述第二传 感器材料中的伪二维片晶的间隙间距。
[0011] 第一传感器材料和/或第二传感器材料可以包括以下中的一个或多个：石墨烯、 石墨稀氧化物、氮化硼、fluorographene、氢化石墨稀、硫化鹤和二硫化钼。
[0012] 所述第一传感器元件和第二传感器元件中的一个或多个可以包括保护层，所述保 护层被配置为分别防止对所述第一传感器材料和第二传感器材料的损害。所述保护层可以 包括允许环境中的流体通过的材料以使得能够防止对传感器材料的损害而不防止确定环 境的流体相对蒸气压力。所述保护层可以包括嵌段共聚物。
[0013] 流体相对蒸气压力可以提供环境的相对湿度的指示。流体可以包括液体和气体中 的一个或多个。流体可以包括水。
[0014] 第一传感器元件和第二传感器元件每个都可以包括电极对，该电极对被配置为使 得交流电能够流动通过各自的传感器材料。第一传感器元件的电极对可以包括与第二传感 器元件的电极对不同的电极几何形状和/或电极材料。第一传感器元件和/或第二传感器 元件的电极对可以包括交叉指型梳状电极，穿插（interpenetrating)螺旋电极或平行板 电极。第一传感器元件和/或第二传感器元件的平行板电极中的一个或两个可以被配置为 用作各自传感器元件的钝化层和/或保护层。
[0015] 电气性质可以是以下中的一个或多个：阻抗、电阻、电导、电抗和电容。该装置可以 包括：一个或多个参考组件（例如，电容器或电阻器），该一个或多个参考组件被配置为使 得第一传感器材料和第二传感器材料的电气性质（例如，电容或电阻）能够分别被测量作 为针对该一个或多个参考组件的电气性质的比率。
[0016] 该装置可以包括：控制器，所述控制器被配置为接收第一传感器材料和第二传感 器材料的电气性质测量结果，以及基于所接收的电气性质测量结果来确定环境的温度和流 体相对蒸气压力。该装置可以包括接口电路，该接口电路被配置为将来自第一传感器元件 和第二传感器元件的输出信号转换成适合于由控制器使用的形式。该接口电路可以包括以 下中的一个或多个：分压器、惠斯通电桥、相位敏感检测电路，以及模拟至数字转换器。
[0017] 该装置可以是以下中的一个或多个：电子设备、便携式电子设备、便携式电信设 备、传感器、可穿戴设备、手腕带、针对上述中的一个或多个的用户接口、针对上述中的一个 或多个的电子显示器，以及针对上述中的一个或多个的模块。
[0018] 根据另一个方面，提供了使用装置来确定环境的温度和流体相对蒸气压力的方 法，
[0019] 所述装置包括第一传感器元件和第二传感器元件，所述第一传感器元件包括第一 传感器材料，以及所述第二传感器元件包括第二传感器材料，其中所述第一传感器材料被 配置为使得所述第一传感器材料的电气性质依赖于所述第一传感器元件和第二传感器元 件所位于的环境的温度，以及所述第二传感器材料被配置为使得所述第二传感器材料的相 同电气性质依赖于所述第一传感器元件和第二传感器元件所位于的环境中的流体的相对 蒸气压力，所述第一传感器材料和第二传感器材料的各自温度和流体相对蒸气压力的依赖 性允许基于在所述环境中的所述第一传感器材料和第二传感器材料的电气性质的组合测 量结果来确定所述环境的温度和流体相对蒸气压力，
[0020] 所述方法包括：测量所述第一传感器材料和第二传感器材料的电气性质，以及基 于组合的电气性质测量结果，确定环境的温度和流体相对蒸气压力。
[0021] 根据另一个方面，提供了制造包括第一传感器元件和第二传感器元件的装置的方 法，所述方法包括：
[0022] 形成第一传感器元件，所述第一传感器元件包括第一传感器材料，所述第一传感 器材料被配置为使得所述第一传感器材料的电气性质依赖于所述第一传感器元件和第二 传感器元件所位于的环境的温度；以及
[0023] 形成第二传感器元件，所述第二传感器元件包括第二传感器材料，所述第二传感 器材料被配置为使得所述第二传感器材料的相同电气性质依赖于所述第一传感器元件和 第二传感器元件所位于的环境中的流体的相对蒸气压力，
[0024] 所述第一传感器材料和第二传感器材料的各自温度和流体相对蒸气压力的依赖 性允许基于在所述环境中的所述第一传感器材料和第二传感器材料的电气性质的组合测 量结果来确定所述环境的温度和流体相对蒸气压力。
[0025] 本文中公开的任何方法的步骤不是必须以所公开的精确顺序来执行，除非明确地 指出或由本领域的技术人员理解。
[0026] 用于实现本文中公开的方法中的一个或多个方法的相应的计算机程序（其可以 被记载在载体上或不被记录在载体上）也在本公开内以及由所描述的示例实施例中的一 个或多个示例实施例涵盖。
[0027] 根据另一个方面，提供包括计算机代码的计算机程序，所述计算机代码被配置为 使用装置来确定环境的温度和流体相对蒸气压力。
[0028] 所述装置包括第一传感器元件和第二传感器元件，所述第一传感器元件包括第一 传感器材料，所述第二传感器元件包括第二传感器材料，其中所述第一传感器材料被配置 为使得所述第一传感器材料的电气性质依赖于所述第一传感器元件和第二传感器元件所 位于的环境的温度，以及所述第二传感器材料被配置为使得所述第二传感器材料的相同电 气性质依赖于所述第一传感器元件和第二传感器元件所位于的环境中的流体的相对蒸气 压力，所述第一传感器材料和第