种具有温度补偿的盐雾湿度传感器的设计

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1、一种具有温度补偿的盐雾湿度传感器的设计李文强杨录王万月(中北大学山西太原030051)摘要：介绍一种抗盐雾型湿度传感器，它可实现温、湿度的双参数测量。选用电源稳压芯片TSP63002，解决了电源波动对振荡频率的影响；通过控制模拟电子开关，使在高湿、低湿阶段自动选择不同的电容，解决了测频对测量精度的影响；通过拟合曲线法进行温度补偿，提高了测量结果的可靠性和精度。文中最后，通过对补偿后曲线与实际曲线进行比较，讨论了试验结果。通过在海边的初步使用，证明本传感器的性能指标超过或达到实际要求。关键词：温度补偿，高分子湿敏电阻，湿度，传感器，TSP63002中图分类号：TP212文献

2、标识码：AAStudyonaKindofHumiditySensorWhichUsesTemperatureCompensationMethodandCanWorkinSaltAirLiWen-qiangYangLuWangWan-yue(NorthUniversityofCHINA,TaiYuan,030051)Abstract:Thisarticleintroducesastudyonakindofhumiditysensorwhichcanmeasuretemperatureandhumidityinsaltair.ItusespowerregulatorofTSP

3、63002toresolvevoltagefluctuationwhichcanaffectoscillationfrequency;Itautomaticallyswitchescapacitancesbysimulateelectronic on-offintheconditionofhighhumidity andlowhumidity ,andfiguresouttheinfluenceofmeasuringfrequencytometrical  precision;Itusestemperaturecompensationbyfittedcurveinorde

4、rtoimprovesthereliabilityandprecision  ofthemeasurementresult.Intheend,itanalysestestresultbywayofcomparingcompensatedcurvewiththefactual.Itcansurpassorachieveperformanceindexbymeasuredagainstpracticalneedsafterithasbeenusedonthesea.KeyWords:TemperatureCompensation,MacromoleculeHumidityRe

5、sistance,Humidity,Sensor,TSP63002引言：湿度是表示大气干燥程度的物理量。常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量表示，人们生活中所说的湿度是指相对湿度，指在某一温度下，空气中所含水蒸气的实际密度与同一温度下饱和密度之比，用%RH表示。虽然目前市场上出现的湿度传感器很丰富，但能在特定环境下长期正常工作的很贫乏。比如，在海洋性气候（盐雾环境）下能长期不失效的湿度传感器几乎没有。本文正是在这种需求下，设计了一种抗盐雾型湿度传感器。1系统介绍图1是系统组成框图。在图1中，湿度传感器选用一种专利型高分子湿敏电阻，它是本系统的核

6、心器件之一；温度传感器选用DS18B20，它是温度补偿中温度参数的来源；LED显示选用74HC164串联驱动数只独立式共阴数码管，用来显示温度、湿度和输出电压。本文主要介绍湿敏电阻及其后续处理电路和温度补偿。图1系统组成框图Fig1Systemcompositiondiagram高分子湿敏电阻具响应速度快，灵敏度高，抗污染能力强，耐水性好，性能稳定可靠，使用方便等优点[1]。它采用功能高分子膜涂敷在带有导电电极陶瓷基体上，形成阻抗随相对湿度变化成对数变化的敏感部件。导电机理为水分子的存在影响高分子膜内部导电离子的迁移率。湿敏电阻的内部结构如图2所示[2]，[3]。1防尘外

7、壳，2基体，3电极，4感湿层，5引线端图2湿敏电阻内部结构Fig2Interiorstructureofhumidityresistance本湿敏电阻的主要特性如下：工作温度：－10℃～60℃；工作湿度：20%～95%RH；误差：±3%RH；温漂系数：≤0.5%RH/℃；湿滞回差：≤2%RH；响应时间：吸湿，≤20S，脱湿，≤40S；湿敏特性：湿度从20%～95%RH变化时，其阻抗从几百欧姆变化到兆欧姆。2电路设计根据湿敏电阻的阻抗随相对湿度变化这一特性，把湿敏电阻接入方波振荡电路的反馈回路中，可实现湿度变化引起方波振荡周期的