一種新型濕度傳感器校準系統的設計

郭 巖

（黑龍江交通職業技術學院 電信工程系，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

1 濕度傳感器校準系統研發的必要性

濕度，是人類生活以及各個領域中的一項重要環境參數，需要用儀器對它進行測量。隨著工農業的迅速進步，國內外濕敏元器件的研制、生產及應用的快速發展，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域研發出更加精確的濕度傳感器校準方案，在已有成果基礎上進行改進和創新。濕度傳感器校準系統是衡量傳感器靈敏度的重要指標，在氣象、環保、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的數據采集的精確度有著深遠的影響。

2 濕度傳感器校準系統的應用現狀

（1）測量效率低下。濕度傳感器的研究和開發在中國和國外已經取得了長足的進步和發展，因為高分子電容式濕度傳感器測量濕度范圍大、反應迅速靈敏、溫度漂移低、穩定性好，已被廣泛應用于農業種植、林業植樹，氣象、化工、紡織、食品、家電等諸多領域。然而，隨著生產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瓶頸。測量效率低下，無法轉換成高效的工業化生產，在許多場合，傳統的測量設備缺乏綜合分析的能力，使我們的產品測試的精度無法與同類國外產品競爭。

（2）隨時間漂移。在《一種新型溫濕度測量系統的設計》一文中，作者發現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溫濕度檢定箱設備，通過溫濕傳感器精確測量及工業可編程控制器控制，可實現溫濕度檢定箱內濕度的自動調節，濕度檢定數據處理和結果的打印。總體來說國內校準系統研發產品已經涉足航天航空、計量鑒定、石油化工、醫藥工程、農業研究、生命科學、電子電器等科研單位產品測試領域。各行各業大量使用的各類溫濕度計等的技術指標通常需要嚴格控制，才能滿足實驗的特殊需要及其設備工作的正常性。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常進行校準來保證其測量準確性。

（3）價格昂貴。目前國內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計思想

濕度傳感器校準裝置總體由密閉箱體構成，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、密閉試驗箱系統、散熱和加溫系統、信息采集顯示系統。18B20最為溫度傳感器，測量箱體的溫度，并將數據傳輸進CPU內，DTH11作為濕度傳感器，測量整個密閉箱體環境的溫度，也是本設計要校準的裝置。箱體內部散熱和加熱，由散熱風扇和PTC陶瓷加熱器完成，并通過CPU進行驅動，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，將所得數據和結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，且反應速度快，可以對數據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與濕度成一定函數關系，查詢相關標準可以得知當前濕度，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 結語

綜合多種因素考慮，研發一種擁有自主知識產權的濕度傳感器校準系統，它的研制可以緩解國內市場的緊缺需要，推動了該技術的發展。設計要求是精度更高的校準系統來校準濕度傳感器，只要精準度逐步提高，我國各行各業都會推廣使用。因此，本設計具有現實意義，并為未來研制出更好的濕度校準系統提供了很好的思路和借鑒。

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