湿度／电压和湿度／频率转换电路

开关电容网络(SCF)是一种把信号在某一时刻的值,通过器件内部周期开关的断开,闭合,利用电容器保持电荷的机能,将信号进行传输和处理的装置。这种装置有很多优点,如易集成化、电容比精度高、温度稳定性高等。因此,它在仪器仪表中得到越来越广泛的应用。本文介绍它在转换电路中的应用。一、湿度/电压转换电路电容性湿度传感器的电容容量与相对湿度成线性关系,转换成电压一般来说电路较复杂。如果采用开关电容网络,电路比较简单。这里采用湿敏电容,对于相对湿度为76%RH时,电容容量为500pF,斜率为1.7pF/%RH。因此,相对湿度为0%RH时,电容应为381pF,湿度为     

高空湿度探测用加热式湿度传感器的研制

为实现高空高湿环境下对湿度的准确测量,本文设计和研究了集成加热功能的湿度传感器,在探空仪进行高空湿度探过程中利用两只加热式湿度传感器进行轮流加热除湿和湿度测量。通过对聚酰亚胺湿敏材料进行改性和合成,设计和制作了加热式的电容型湿度传感器,其灵敏度为0.2195 pF/%RH、响应时间小于1 s、湿滞为4.8%RH、半年漂移量在±0.3%RH以内。通过分析不同温度下的加热恢复时间,制定了加热式湿度传感器轮流工作的机制,轮流加热时间和周期分别为2s和120 s。并利用数据采集电路以及GPS探空仪对加热式湿度传感器进行了地面静态性能和高空动态性能测试,其高空湿度探测结果与VA SALA RS92的显示出较好的一致性和较低的湿度误差。本文研制的加热式湿度传感器能具有良好的地面性能,实现了交替加热除湿和湿度测量的功能,具有高空湿度探测的应用潜力。     

电阻应变式力传感器低频冲击频率测量电路设计

针对采用压电式力传感器、冲击力传感器测量冲击频率存在成本高、安装不便等问题,设计了一种电阻应变式力传感器低频冲击频率测量电路。该电路根据电阻应变式力传感器的工作原理,首先采用放大电路将传感器输出信号放大,然后运用电压比较电路产生方波信号,最后采用单稳态触发电路对方波信号整形,从而得到标准的方波信号。实际应用表明,该电路工作稳定,测量精度较高。     

集成加热功能高分子电容式湿度传感器研究

针对高空气象探测领域中温湿度骤变产生水分凝结而影响测量精度问题，开展了集成加热功能的湿度传感器研究，通过仿真手段，优化了加热器结构；通过对感湿膜成膜工艺进行研究，提高了传感器灵敏度、降低了湿滞和响应时间；通过将MEMS工艺与有机薄膜成膜工艺相结合，实现了湿度传感器制作。按照湿度传感器测试方法进行了性能测试，结果表明，该湿度传感器灵敏度> 0.40 pF/%RH、湿滞<1.5%RH、非线性<1.5%、响应时间<2 s；对加热器除湿能力进行了试验，结果表明，启动加热2 s即可有效去除湿度传感器表面的液态水滴。     

基于光电传感器的暖通空调温湿度智能控制技术

鉴于暖通空调(Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC)由于检测精度低,控制过程不完善,导致温、湿度控制效果差,提出基于光电传感器的暖通空调温湿度智能控制技术。分析光电传感器的光电组件,设计光电传感器的投光电路,通过复合悬臂梁的谐振频率实现温度采集,测量传感器的电阻两侧电压变化值获取当前环境湿度;将检测到的数据输入构建的温湿度智能控制系统,通过混合蛙跳算法(SFLA)优化PID控制器的参数,控制暖通空调的温、湿度保持在设定的范围,实现暖通空调温湿度智能控制。实验结果表明：设计的温湿度智能控制技术检测温度的误差低于0.02℃,在外界干扰的情况下,控制温度在26℃,湿度值在80%RH,因此,该技术可有效控制温度和湿度在设定的范围,具备可行性和有效性。     

多谐振荡器在湿度测量中的应用

给出了由555定时器和湿度传感器构成的多谐振荡电路,利用单片机的定时器测量振荡电路的振荡周期,实现了湿度的测量,实验结果表明测量值与设定值的最大误差仅为2.60%RH。     

新型电容式蒸汽湿度传感器结构设计

针对高温高压湿蒸汽的湿度测量难度大、准确度低的难点,根据蒸汽与水的介电常数差异较大的特点,利用电容法测量湿度的原理,设计了一种同轴式圆筒形电容式传感器,可实现蒸汽湿度的在线测量。利用集成定时器NE555芯片,设计了外部测量电路对湿度信号进行测量,测量电路将电容量的变化转换成频率值,通过输出频率来反映蒸汽湿度。经标定后,该传感器既可直接测量气体的湿度,又可测量固体的水分含量。     

温度湿度无线测控系统设计

介绍了具有无线功能的温度湿度测控系统的工作原理、硬件结构设计、试验结果。该系统以温度湿度传感器为核心,利用无线收发器构成无线扫描控制系统,实现了温度0.6℃误差和湿度5%RH误差的测量。该系统体积小、功耗低、电路简单,可以方便安装和实现实时监控。     

差频式悬浮轴振动测量传感器的设计

提出了一种新的悬浮轴振动测量传感器,它由导电介质电容传感器和反射式光电编码器构成组合传感器,振荡器和差频计数器构成信号处理电路,并利用角度等分采样和单片机控制实现振动位移测量功能。重点阐述了传感器各组成环节的设计思路与参数确定,给出了实验数据;介绍了利用反射式光电编码器实现等转角采样,还可以用于悬浮轴的转角、转速等其他参数的测量,实现了差频计数器被测频率信号与采样控制信号之间的同步锁定功能,消减了计数误差,提高了测量精度。     

气体传感器阵列信号调理电路

一种针对气体传感器阵列中气体传感器信号调理的电路，该电路包括传感器信号程控放大电路和滤波电路。其特征是放大电路采用程控多路开关和运算放大器的组合而成的程控放大，对不同的传感器信号，通过计算机统一控制程控开关，选择不同的通路调节信号放大的倍数；通过在运算放大器输入输出端添加电容防止高频干扰，并在运算放大器的输出端加滤波电路对信号进行滤波，以提高传感器检测精度。     

High relative humidity measurements using gelatin coated long-period grating sensors

A long-period grating (LPG) coated with gelatin was developed as a high relative humidity (RH) sensor. The resonance dip or coupling strength of the LPG spectrum varies with RH. Experimental investigations on the sensor yield a sensitivity of 0.833%RH/dB with an accuracy of ±0.25%RH, and a resolution of ±0.00833%RH. The LPG RH sensor also offers repeatability, hysteresis and stability errors of less than ±0.877, ±0.203 and ±0.04%RH, respectively. In addition to the characterization of the LPG RH sensor, further studies were conducted to determine the effect of grating periodicities on the sensitivity of the sensor. Results show that higher order cladding modes from smaller grating periods enable the sensor to achieve higher sensitivity to humidity. This method is proposed to be more cost effective as compared to more complex spectroscopic methods based on wavelength detection. This sensor can also help to solve problems in measuring high humidity with existing relative humidity measurement systems.     

降低高分子电容式湿敏元件湿滞的实验研究

针对高分子电容式湿敏元件的湿滞无法通过后续电路完全实现补偿的问题,提出了从高分子电容式湿敏元件本身降低湿滞的方法。主要从制作工艺、湿敏材料的选择两方面进行了实验验证,并对制作完成的高分子电容式湿敏元件进行性能测试与数据分析。实验结果表明：通过控制制作工艺和对湿敏材料进行改性可以降低湿滞,湿滞优于1.5%RH。采用该方法制作的湿敏元件无需再次通过后续电路进行湿滞补偿。     

基于金属有机框架化合物修饰的QCM湿度传感器

提出一种基于自行合成的钴金属框架化合物Co2(oda)2(4,4’-bipy)修饰的石英晶体微天平(QCM)的新型湿度传感器,研究了其制备条件、不同溶剂和不同修饰量对传感器性能的影响。实验结果表明:水在1.2×10-6～20×10-6范围内与频率变化量呈良好的线性关系,其相关系数为0.99903,检测灵敏度可达到87.40 Hz/10-6,检测限为0.16×10-6(信噪比为3∶1)。将此传感器在实际环境中对11%～95%RH进行了检测,结果显示频率对数变化logΔf与%RH呈良好的线性关系,其线性方程为logΔf=1.414 2+0.018 18%RH,R=0.999 65。该湿度传感器具有制备简单、体积小、选择性好、灵敏度高、稳定性好等特点,为湿度检测提供了一个新的方法。     

基于CPLD芯片的温、湿度控制系统设计

传统的温湿度控制系统在控制饲料配方所处环境温度和湿度时,很难在短时间内达到标准值,控制过程波动较大。针对上述问题,基于CPLD芯片设计了一种新的温湿度控制系统,系统硬件结构中的传感器选用SH11传感器,利用CLPD芯片校对已经得到的温度信号和湿度信号,通过2个按键和多个接口设置系统网关,引用SS14设置控制电路,结合继电器调节温度和湿度。在IAR开发平台上使用C语言和汇编语言编写了传感器采集节点程序、控制节点程序和网关程序。为检测系统效果,与传统控制系统进行实验对比,结果表明,基于CPLD芯片设计的温湿度控制系统能够在短时间内将饲料配方所处环境温度和湿度调节到标准值附近,控制过程波动小,更适合饲料配方的生产和存储。     

基于铂电阻的温度高精度测量研究

针对采用铂电阻对温度进行高精度测量,从硬件电路和曲线拟合2个方面进行了研究。电路上采用同一个电压给传感器恒电流驱动电路和A／D转换电路作参考电压,保证了温度检测的精度,并用最小二乘法直接拟合了描述采样值一温度关系的曲线,弥补了Pt100测温时信号从铂电阻到A／D转换的过程中各个中间环节所产生的偏差。该方法可使测量偏差优于0．05℃,并已在研制的高精度温度温差控制系统中得到应用。     

高分子湿度传感器的湿滞建模与智能补偿

高分子湿度传感器在测量过程中由于存在着湿滞特性影响了其测量的精度.根据湿滞特性表现出的分段线性性质与T-S模糊建模原理的相似性,提出利用T-S模糊建模的思想对高分子湿度传感器的湿滞非线性环节进行建模,进而建立起湿滞环节的逆模型,并采用其逆模型实现对湿滞环节的智能补偿.仿真结果表明:经湿滞补偿后,高分子湿度传感器的湿滞由5.56%RH减小到0.045%RH.