一種新型濕度傳感器校準系統(tǒng)的設(shè)計

郭 巖

（黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電信工程系，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

1 濕度傳感器校準系統(tǒng)研發(fā)的必要性

濕度，是人類生活以及各個領(lǐng)域中的一項重要環(huán)境參數(shù)，需要用儀器對它進行測量。隨著工農(nóng)業(yè)的迅速進步，國內(nèi)外濕敏元器件的研制、生產(chǎn)及應(yīng)用的快速發(fā)展，促進了元件濕度檢測和計量工作的逐漸普及，而且對測量技術(shù)要求也越來越高。因此對濕度測量裝置進行檢驗和校準成為必需，本課題旨在濕度傳感器領(lǐng)域研發(fā)出更加精確的濕度傳感器校準方案，在已有成果基礎(chǔ)上進行改進和創(chuàng)新。濕度傳感器校準系統(tǒng)是衡量傳感器靈敏度的重要指標，在氣象、環(huán)保、國防等部門的有著舉足輕重的位置，但中外傳感器市場上濕度傳感器裝置良莠不齊，因此研制一種精確度高、性能可靠、價格低廉的濕度傳感器校準裝置有著重要的意義，尤其對于科研和航天行業(yè)的數(shù)據(jù)采集的精確度有著深遠的影響。

2 濕度傳感器校準系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

（1）測量效率低下。濕度傳感器的研究和開發(fā)在中國和國外已經(jīng)取得了長足的進步和發(fā)展，因為高分子電容式濕度傳感器測量濕度范圍大、反應(yīng)迅速靈敏、溫度漂移低、穩(wěn)定性好，已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植、林業(yè)植樹，氣象、化工、紡織、食品、家電等諸多領(lǐng)域。然而，隨著生產(chǎn)的聚合物電容式濕度傳感器的增加，測量的面積成為一個很大的生產(chǎn)瓶頸。測量效率低下，無法轉(zhuǎn)換成高效的工業(yè)化生產(chǎn)，在許多場合，傳統(tǒng)的測量設(shè)備缺乏綜合分析的能力，使我們的產(chǎn)品測試的精度無法與同類國外產(chǎn)品競爭。

（2）隨時間漂移。在《一種新型溫濕度測量系統(tǒng)的設(shè)計》一文中，作者發(fā)現(xiàn)濕度測量的測量精度、線性度等是很難達到要求的，因此濕度校準系統(tǒng)越來越受到重視。市場上，由東莞市宏展儀器有限公司研制的THC-150溫濕度檢定箱設(shè)備，通過溫濕傳感器精確測量及工業(yè)可編程控制器控制，可實現(xiàn)溫濕度檢定箱內(nèi)濕度的自動調(diào)節(jié)，濕度檢定數(shù)據(jù)處理和結(jié)果的打印。總體來說國內(nèi)校準系統(tǒng)研發(fā)產(chǎn)品已經(jīng)涉足航天航空、計量鑒定、石油化工、醫(yī)藥工程、農(nóng)業(yè)研究、生命科學(xué)、電子電器等科研單位產(chǎn)品測試領(lǐng)域。各行各業(yè)大量使用的各類溫濕度計等的技術(shù)指標通常需要嚴格控制，才能滿足實驗的特殊需要及其設(shè)備工作的正常性。這些大量使用的測濕儀器多為電容式或電解式測濕儀。而該類儀器常存在隨時間漂移的問題，目前大量使用的溫濕度計均需要經(jīng)常進行校準來保證其測量準確性。

（3）價格昂貴。目前國內(nèi)大多計量站從事大量各類溫濕度試驗箱的校準及計量測試工作，能滿足技術(shù)要求的溫濕度傳感器多為進口器件，價格較貴，只能配備為數(shù)不多的幾只，使工作效率降低，測試精度降低。

3 濕度傳感器校準裝置的設(shè)計思想

濕度傳感器校準裝置總體由密閉箱體構(gòu)成，其箱體由有機玻璃制成。有機玻璃（PMMA）表面光滑、色彩艷麗，比重小、強度較大、耐腐蝕、耐濕、耐曬，絕緣性能好、隔聲性好且能承受高溫，故其箱體采用有機玻璃是最理想材料。

密閉箱體部，集成了中央自動控制系統(tǒng)、密閉試驗箱系統(tǒng)、散熱和加溫系統(tǒng)、信息采集顯示系統(tǒng)。18B20最為溫度傳感器，測量箱體的溫度，并將數(shù)據(jù)傳輸進CPU內(nèi)，DTH11作為濕度傳感器，測量整個密閉箱體環(huán)境的溫度，也是本設(shè)計要校準的裝置。箱體內(nèi)部散熱和加熱，由散熱風(fēng)扇和PTC陶瓷加熱器完成，并通過CPU進行驅(qū)動，通過12864液晶顯示屏進行定向顯示。其中矩陣鍵盤作為輸入裝置，將所得數(shù)據(jù)和結(jié)果通過鍵盤輸入進顯示屏中以供觀測。CPU由STC89C52組成，該系列芯片體積小巧，價格便宜，且反應(yīng)速度快，可以對數(shù)據(jù)進行快速處理并輸出。限定密閉箱體在25度，通過飽和鹽溶液在固定溫度內(nèi)與濕度成一定函數(shù)關(guān)系，查詢相關(guān)標準可以得知當(dāng)前濕度，再與DTH11進行對比，便可得知其濕度傳感器的精度和準確度。

4 結(jié)語

綜合多種因素考慮，研發(fā)一種擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的濕度傳感器校準系統(tǒng)，它的研制可以緩解國內(nèi)市場的緊缺需要，推動了該技術(shù)的發(fā)展。設(shè)計要求是精度更高的校準系統(tǒng)來校準濕度傳感器，只要精準度逐步提高，我國各行各業(yè)都會推廣使用。因此，本設(shè)計具有現(xiàn)實意義，并為未來研制出更好的濕度校準系統(tǒng)提供了很好的思路和借鑒。

［1］李國森，陳武框.自動氣象站濕度傳感器自動檢定系統(tǒng)設(shè)計［J］.氣象水文海洋儀器，2010，14（4）：20-24.

［2］崔劍，張學(xué)范，辛宗偉.便攜式試驗箱溫濕度測量儀研制及應(yīng)用［J］.計測技術(shù)，2010，30（10）：8-11.

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