三种气象常用湿度传感器比对实验结果分析

空气湿度是气象观测中的一个重要参数。目前,气象业务工作中常用的湿度传感器有HMP45D型、HMP155A型与DHC1型温湿度传感器,为比较这三种温湿度传感器的湿度测量性能,在每种型号中各抽取3支进行比对实验,并进行分析。实验结果显示:三种湿度传感器误差曲线走向基本一致,HMP155A与DHC1型温湿度传感器湿度测量精度较高,除95%RH高湿点外,各测量点湿度误差均在±2%RH以内,而HMP45D误差绝对值则高于2%RH。     

用于探空仪的加热式湿度传感器及测量电路

针对探空仪湿度传感器在高空低温、高湿恶劣环境下容易结露,湿度波动大、电路板分布电容对测量结果有影响等问题,研究了具有蛇形加热器的平板夹心电容式湿度传感器及其工艺制备方法,并设计了测量电路。采用微机电系统(MEMS)加工工艺设计了加热式湿度传感器,通过对传感器进行有限元分析,确定了传感器表面加热区域温度分布情况,得出了环境温度、加热功率与加热温度三者之间的函数关系。提出一种基于电容充放电及比较法的湿度测量电路,从而有效地抑制了温度漂移和零点漂移,减小了寄生电容对测量结果的影响。地面实验结果显示:湿度传感器灵敏度约为2.3%RH·pF-1,迟滞约为0.7%F·S,重复性约为1.9%,测量总不确定度约为4%,时间常数约为0.5s。本文研究的湿度传感器及其测量电路具有很好的温度稳定性,能够在低温环境下正常工作。     

硅压阻式压力传感器测量误差在线补偿方法研究

由于硅压阻式压力传感器的测量精度易受温漂和非线性等因素影响,而现有测量误差数字补偿方法实时性不高,因此提出了一种基于二元插值算法的异频分步在线补偿方法。首先采用三次样条插值算法对传感器输出电压和工作温度插值,抑制温漂;然后利用拉格朗日插值算法对压力和电压进行分段插值,减小非线性误差;同时降低温度的插值频率以减少每个压力插值周期内计算量,克服了传统的插值补偿方法将两个变量在一个插值周期内计算时间长的缺点。通过传感器标定和误差补偿实验验证了该方法的补偿精度在0～60℃的温度范围内满足±0.05%FS的误差要求,并且在设计的采集系统上实现1 kHz的数据输出速率。实验结果表明该方法可以有效地提高硅压阻式压力传感器的测量精度,且具有较高的实时性,能够实现误差在线补偿。在航空发动机试验的气体压力测量中具有一定的工程应用价值。     

智能陶瓷湿度变送器的研究

本文介绍了智能陶瓷湿度变送器的工作原理、性能及特点,对陶瓷湿度传感器的湿滞、时漂、非线性、温度系数和加热清洗等特性进行研究,并建立了软件的补偿方法。     

发动机压力智能测试系统的温漂自动补偿方法

传统的发动机压力测量基于流比计的模拟式测量电路,这种电路温漂大、测量精度低.针对这些缺点,设计了一种基于数字信号处理器(DSP)的智能测试系统.首先,对传感器各工作温度点的温度漂移电压进行采样,并根据采样点拟合出传感器的温漂补偿曲线方程,再根据方程参数编写测量算法软件.这样传感器在不同的环境温度中工作时,系统软件就会根据方程对温漂做出自动补偿.相比原来的模拟式测量电路,该方法的压力测量精度有明显的提高.     

具有温漂补偿功能的电涡流传感器Z/V变换器

针对研制液态铝的液位测量系统,基于电涡流效应,设计了一种具有温漂补偿功能的电涡流传感器Z/V变送器,实现了传感器的差动输出。实际测试结果表明,该变送器的温漂补偿精度可达0.89%,能够满足实际工程的需要。     

3种型号湿敏电容传感器温度和迟滞特性的分析比较

为掌握目前气象行业使用的湿敏电容湿度传感器的测量准确度、迟滞误差、温度系数等测量特性,文章对3种不同型号的湿度传感器进行了测试,对不同温度点下传感器的相对湿度测量示值误差和迟滞误差进行了分析和比较,测试和分析结果表明不同传感器的温度和迟滞特性有较大的差异。其分析比较的结果对湿度传感器的选择和使用具有参考价值。     

磁力仪温度误差的径向基神经网络补偿模型

磁通门磁力仪参数受温度影响明显,直接影响传感器测量精度,需要研究补偿方法,提高测量精度。采用无磁高低温试验箱测量磁通门传感器温度特性;提出基于径向基神经网络的温度误差补偿方法,分别建立磁通门磁力仪零漂误差补偿模型和刻度因子误差补偿模型。结果表明,径向基神经网络能良好逼近磁通门传感器参数的温度特性;与BP神经网络相比,径向基神经网络在零漂补偿中训练时间更短,精度更高,重复性更好,零漂误差的抑制能力更强。补偿后,磁通门磁力仪零漂误差从7.105 5 nT减少到0.766 1 nT;刻度因子误差从6.3E-3减少到7.2E-5;测量值温度误差由213.6 nT补偿到9.1 nT。提出建立通用的温度补偿模型,在不同磁场环境下经过反复测试,采用训练过的模型补偿后,温度误差均降低一个数量级,提高了磁通门磁力仪温度性能和精度。     

陶瓷电容式智能压力变送器

设计了一种基于MSP430F447的智能型陶瓷电容式压力变送器,给出了其信号获取装置(双电容陶瓷压力传感器)的制备原理、信号调理电路的设计以及单片机软件程序设计。其中,软件程序主要解决了非线性补偿和温度补偿问题,提高了系统测量精度。实验结果表明:研制的变送器线性误差小于0.42%,迟滞误差小于0.48%,零点温漂系数低于2.4×10-4mA/℃.     

MEMS闭环加速度计温漂数字化处理

MEMS电容式加速度计受温度影响,敏感结构易产生结构参数及应力变化,电路易产生漂移,两者共同作用引起加速度计输出电压变化,使加速度的测量出现温漂误差及升、降温的温漂滞环误差。抑制温漂是提高加速度计性能的关键所在。在实验室现有MEMS加速度计敏感结构芯片及电路基础上,进行闭环后数字化补偿。实验证实,该方法能有效减小温漂误差,削减温漂滞环的幅值,改善加速度计的性能。     

基于LabVIEW和单总线温湿度复合测量系统的研究与设计

介绍了一种新型单总线温湿度复合测量系统的设计方案,利用集成湿度传感器HiH-3610测得相对湿度,用多功能芯片DS2438测得工作电压和湿度补偿数据,采用LabVIEW编程进行湿度补偿计算和显示.该测量系统湿度测量范围0%～100%,分辨率±2%;温度测量范围-40～ 125℃,分辨率±0.5℃.     

低成本传感器与A/D转换器的互连

介绍了比例输出传感器与A／D转换器之间的配合使用情况。设计了传感器测量电路，包括比例输出传感器、电流驱动电桥和惠斯通电桥。将ADC的基准电压输入和传感器输出结合在一起，节省了电压基准或电流源。该设计降低了电路整体成本，提高了温度稳定性和测量精度，降低了温漂，减少了线路板面积，消除了不理想的基准源引入的误差。     

基于Fuzzy-PID双加热探空仪湿度传感器加热控制

为了有效解决了探空仪在高空低温环境中遇到的传感器结露、结冰问题,采用双加热湿度传感器自动轮换交替加热来去除传感器污染,提高测量精度.在常温常压下对双加热湿度传感器进行加热实验,得出在额定电压下,传感器上升温度与响应时间的关系曲线,运用扩充响应曲线法求出双加热湿度传感器加热片的加热模型,通过对加热模型的分析,利用Fuzzy-PID进行加热控制,仿真结果表明利用Fuzzy-PID能够满足实际高空探测的要求.     

加热式差分热电阻水位传感器的研制与试验

加热式差分热电阻水位传感器由加热热电阻和不加热热电阻构成,可连续测量水位。理论分析表明水位与差分热电阻ΔRt呈线性关系。水位传感器没有运动部件,热式原理直接敏感水位,测量精度高,工作安全可靠,寿命长。试验结果表明,传感器的测量精度可达±1.5%~±2.0%,该水位传感器尤其适用于核场或其他高可靠应用的场合。     

一种温、湿度及静电测试仪

静电及温、湿度检测报警装置是对静电的检测并对危险的情况及时给出报警信号。在爆炸性危险场所,静电的测量是静电防护工作中重要组成部分,而环境条件特别是环境的温度、湿度对静电性能的测量有较大影响。该测试仪采用温、湿度及静电传感器直接测量装配空间的温度、湿度和带电物体的静电电压(电位),采集信号经过放大器和A/D转换器等,由液晶显示出装配空间的温、湿度以及被测物体的静电电压。     

一种新型电容式电导率传感器的设计

为解决电导率传感器耐压能力差,难以在地下水、深水井、水库等环境下进行精确检测的问题,设计了一种新型电容式传感器。根据静电比拟原理,建立电导率-电容-压力-温度理论计算模型,并通过实验验证算法模型的准确性。实验结果表明,传感器结构耐压,可承受1.5 MPa的水压,重复性误差小于1%,测量精度在±1%的误差范围内,扩大了电导率传感器的量程范围和应用场合,适用于地下水、深水井等较大压力环境下的电导率测量。     

微波叶尖间隙传感器信号校准研究EI北大核心CSCD

利用微波雷达传感器测量叶尖间隙时,传感器存在信号泄露、背景回波叠加、电路元器件不平衡以及空间滤波效应等问题,根据这些问题的来源及影响机理,提出了一种具有环境适应性的传感器误差模型,通过将模型从空间域变换到频率域并优化误差提取算法,建立了一套提高传感器线性度、减小测距误差的校准方法。同时,选用小型24 GHz雷达传感器构建了模拟叶尖位移测量平台,使用该校准方法后,传感器线性度由±13.79%提高到±1.57%。拟合标准距离与测量值后,量程内最大测距误差下降到0.021 3 mm,最大标准差下降到0.019 7 mm。该方法有利于提高微波叶尖间隙测量精度。     

微波叶尖间隙传感器信号校准研究

利用微波雷达传感器测量叶尖间隙时,传感器存在信号泄露、背景回波叠加、电路元器件不平衡以及空间滤波效应等问题,根据这些问题的来源及影响机理,提出了一种具有环境适应性的传感器误差模型,通过将模型从空间域变换到频率域并优化误差提取算法,建立了一套提高传感器线性度、减小测距误差的校准方法。同时,选用小型24 GHz雷达传感器构建了模拟叶尖位移测量平台,使用该校准方法后,传感器线性度由±13.79%提高到±1.57%。拟合标准距离与测量值后,量程内最大测距误差下降到0.021 3 mm,最大标准差下降到0.019 7 mm。该方法有利于提高微波叶尖间隙测量精度。     

基于Nafion的石英晶体微天平低湿传感器

针对大部分湿度传感器测量低相对湿度的不足,建立了一种配制低相对湿度环境的方法,并通过比较不同Nafion涂覆量的石英晶体微天平湿度传感器在低相对湿度下的湿敏曲线,综合考虑到QCM传感器的稳定性以及传感器对湿度变化的灵敏程度,得到QCM低湿度传感器较为合适的Nafion涂覆量。以此为基础,研究了此湿度传感器在低相对湿度的特性,实验结果表明基于QCM的Nafion低湿度传感器在1%~10%相对湿度范围内具有良好的线性,可以分辨相对湿度1%的变化。     

超检温湿度传感器观测数据分析研究

将两支使用时间不同的温湿度传感器安装在相同的环境下进行试验,并对比分析两支温、湿度传感器采集到的数据差异。根据试验结果总结出温、湿度传感器相对于运行时间发生漂移的规律,初步探讨了温湿度传感器观测值超差的订正方法。通过订正,可使超检温湿度传感器能够满足自动气象站规范要求的测量精度。此举可为设备生产厂家以及设备用户参考借鉴。