一种新型湿度传感器校准系统的设计

郭 岩

（黑龙江交通职业技术学院 电信工程系，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

1 湿度传感器校准系统研发的必要性

湿度，是人类生活以及各个领域中的一项重要环境参数，需要用仪器对它进行测量。随着工农业的迅速进步，国内外湿敏元器件的研制、生产及应用的快速发展，促进了元件湿度检测和计量工作的逐渐普及，而且对测量技术要求也越来越高。因此对湿度测量装置进行检验和校准成为必需，本课题旨在湿度传感器领域研发出更加精确的湿度传感器校准方案，在已有成果基础上进行改进和创新。湿度传感器校准系统是衡量传感器灵敏度的重要指标，在气象、环保、国防等部门的有着举足轻重的位置，但中外传感器市场上湿度传感器装置良莠不齐，因此研制一种精确度高、性能可靠、价格低廉的湿度传感器校准装置有着重要的意义，尤其对于科研和航天行业的数据采集的精确度有着深远的影响。

2 湿度传感器校准系统的应用现状

（1）测量效率低下。湿度传感器的研究和开发在中国和国外已经取得了长足的进步和发展，因为高分子电容式湿度传感器测量湿度范围大、反应迅速灵敏、温度漂移低、稳定性好，已被广泛应用于农业种植、林业植树，气象、化工、纺织、食品、家电等诸多领域。然而，随着生产的聚合物电容式湿度传感器的增加，测量的面积成为一个很大的生产瓶颈。测量效率低下，无法转换成高效的工业化生产，在许多场合，传统的测量设备缺乏综合分析的能力，使我们的产品测试的精度无法与同类国外产品竞争。

（2）随时间漂移。在《一种新型温湿度测量系统的设计》一文中，作者发现湿度测量的测量精度、线性度等是很难达到要求的，因此湿度校准系统越来越受到重视。市场上，由东莞市宏展仪器有限公司研制的THC-150温湿度检定箱设备，通过温湿传感器精确测量及工业可编程控制器控制，可实现温湿度检定箱内湿度的自动调节，湿度检定数据处理和结果的打印。总体来说国内校准系统研发产品已经涉足航天航空、计量鉴定、石油化工、医药工程、农业研究、生命科学、电子电器等科研单位产品测试领域。各行各业大量使用的各类温湿度计等的技术指标通常需要严格控制，才能满足实验的特殊需要及其设备工作的正常性。这些大量使用的测湿仪器多为电容式或电解式测湿仪。而该类仪器常存在随时间漂移的问题，目前大量使用的温湿度计均需要经常进行校准来保证其测量准确性。

（3）价格昂贵。目前国内大多计量站从事大量各类温湿度试验箱的校准及计量测试工作，能满足技术要求的温湿度传感器多为进口器件，价格较贵，只能配备为数不多的几只，使工作效率降低，测试精度降低。

3 湿度传感器校准装置的设计思想

湿度传感器校准装置总体由密闭箱体构成，其箱体由有机玻璃制成。有机玻璃（PMMA）表面光滑、色彩艳丽，比重小、强度较大、耐腐蚀、耐湿、耐晒，绝缘性能好、隔声性好且能承受高温，故其箱体采用有机玻璃是最理想材料。

密闭箱体部，集成了中央自动控制系统、密闭试验箱系统、散热和加温系统、信息采集显示系统。18B20最为温度传感器，测量箱体的温度，并将数据传输进CPU内，DTH11作为湿度传感器，测量整个密闭箱体环境的温度，也是本设计要校准的装置。箱体内部散热和加热，由散热风扇和PTC陶瓷加热器完成，并通过CPU进行驱动，通过12864液晶显示屏进行定向显示。其中矩阵键盘作为输入装置，将所得数据和结果通过键盘输入进显示屏中以供观测。CPU由STC89C52组成，该系列芯片体积小巧，价格便宜，且反应速度快，可以对数据进行快速处理并输出。限定密闭箱体在25度，通过饱和盐溶液在固定温度内与湿度成一定函数关系，查询相关标准可以得知当前湿度，再与DTH11进行对比，便可得知其湿度传感器的精度和准确度。

4 结语

综合多种因素考虑，研发一种拥有自主知识产权的湿度传感器校准系统，它的研制可以缓解国内市场的紧缺需要，推动了该技术的发展。设计要求是精度更高的校准系统来校准湿度传感器，只要精准度逐步提高，我国各行各业都会推广使用。因此，本设计具有现实意义，并为未来研制出更好的湿度校准系统提供了很好的思路和借鉴。

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