課程設(shè)計(jì)---電容式濕度傳感器的應(yīng)用-免費(fèi)閱讀
【正文】 并在百忙之中對(duì)我的初稿進(jìn)行了十余次的修改。本設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)指定環(huán)境的濕度測(cè)量，輸出顯示，并對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 經(jīng)測(cè)試，該智能電容式濕度傳感器符合 HART的技術(shù)規(guī)范，可直接掛在通信總線上，無(wú)需考慮傳感器的匹配信號(hào)問(wèn)題，簡(jiǎn)化系統(tǒng)布線設(shè)計(jì)，降低了成本，減少了故 障率，確?？煽客ㄐ拧? 根據(jù)測(cè)得的脈沖寬度通過(guò)查表方式求得相應(yīng)的濕度 ,同時(shí) ， 根據(jù)測(cè)得的環(huán)境溫度 ,查得對(duì)應(yīng)的修正值 ,綜合兩項(xiàng)結(jié)果得到實(shí)際的濕度值 ,送顯并保存 (設(shè)定存儲(chǔ)時(shí)間間隔 )。Δ C為濕敏電容器在相對(duì)濕度 0%RH時(shí)的電容值改 變量， 量 ,pF。在應(yīng)用中需 將電容值轉(zhuǎn)換為易于識(shí)別的電信號(hào)，考慮到功耗問(wèn)題，轉(zhuǎn)換電路采用低功耗的 CMOS 電路，圖 6 是轉(zhuǎn)換電路及圖 7為其輸出波形。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化， 使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比。為用于檢測(cè)非導(dǎo)電液體的電容式傳感器。它可用于測(cè)量高速變化的參數(shù)、如振動(dòng)等。 電容式傳感器的應(yīng)用比較廣，主要用于測(cè)量位移、壓力、速度、介質(zhì)、濃度、物位等物理量。靈敏度)(1)( 00 xdxCCS n ???? ，當(dāng) x相對(duì)于 do很小時(shí)可以近似為 : 00 dxd ?? 時(shí)，00 dxCC ?? ，這是理想的線性關(guān)系。在過(guò)去，電容式傳感器主要應(yīng)用于位移、加速度、角度和振動(dòng)等機(jī)械量的精密測(cè)量；現(xiàn)在多用于壓力、壓差、液位、成份含量等方面的測(cè)量。調(diào)頻電路實(shí)際是把電容式傳感器作為振蕩器諧振回路 的一部分 ,當(dāng)輸入量導(dǎo)致電容量發(fā)生變化時(shí)，振蕩器的振蕩頻率就發(fā)生變化。 關(guān)鍵詞： 電容式傳感器 、硬件電路設(shè)計(jì)、測(cè)量范圍、電容器的特性。 眾所周知 ,濕度的測(cè)量較復(fù)雜 ， 而對(duì)濕度進(jìn)行控制更 不易。 人類(lèi)的生存和社會(huì)活動(dòng)與濕度密切相 關(guān)， 隨著現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)，很難找出一個(gè)與濕度無(wú)關(guān)的領(lǐng)域來(lái) 。 其性能和技術(shù)指標(biāo)有很大差異，因而價(jià)格也相差甚遠(yuǎn)。當(dāng)式中的三個(gè)參數(shù)中兩個(gè)固定，一個(gè)可變，使得 電容式傳感器 有三種基本類(lèi)型：變極距型電容傳感器、變面積型電容傳感器和變介電常數(shù)型電容傳感器。 電容式傳感器，顧名思義，指的是電容與傳感器的組合。 圖 1平板電容器 其電容為： dSdAC r??? 0?? ,? 為極板間介質(zhì)介電函數(shù)， 0? 為真空介電常數(shù)，?? ? (pF/cm), r? 是介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)， dsC r ?? ? 。Uo 是輸出信號(hào)電壓 。該電容值的變化經(jīng)測(cè)量電路轉(zhuǎn)換 成與壓力或壓力差相對(duì)應(yīng)的電流或電壓的變化。 電容式傳感器可用來(lái)測(cè)量直線位移、角位移、振動(dòng)振幅 (測(cè)至 m 的微小振幅 )，尤其適合測(cè)量高頻振動(dòng)振幅、精密軸系回轉(zhuǎn)精度、加速度等機(jī)械量，還可用來(lái)測(cè)量壓力、差壓力、液位、料面、糧食中的水分含量、非金屬材料的涂層、油膜 厚度、測(cè)量電介質(zhì)的濕度、密度、厚度等。 電容式濕度傳感器的敏感元件為濕敏電容 ,主要材料一般為高分子聚合物 、金屬氧化物 . 這些材料對(duì)水分子有較強(qiáng)的吸附能力 , 吸附水分的多少隨環(huán)境濕度而變化 . 由于水分子有較大的電偶極矩 ,吸水后材料的電容率發(fā)生變化 . 電容器的電容值也就發(fā)生變化 . 同樣 , 把電容值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào) ,就可以對(duì)濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè) . 例如 , 聚苯乙烯薄膜濕敏電容 . 通過(guò)等離子體法聚合的聚苯乙烯具有親水性極性基團(tuán) . 隨著環(huán)境濕度的增減 ,它吸濕脫濕 ,電容值也隨之增減 。溫度系數(shù)為℃ ，濕度滯后量為 177。k為比例系數(shù) 。 濕敏電容器的特性 濕敏電容器的感濕是材料 是固態(tài)高分子聚合物 ,具有全互換性 ， 在標(biāo)準(zhǔn) 環(huán)境 下不需校正 ，和 長(zhǎng)時(shí)間下快速脫濕 ， 高可靠性 ， 長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性和快速反應(yīng)等特點(diǎn) 。經(jīng)測(cè)試，該智能電容式濕度傳感器符合 HART的技術(shù) 規(guī)范，可直接掛在通信總線上，無(wú)需考慮傳感器的匹配信號(hào)問(wèn)題，簡(jiǎn)化系統(tǒng)布線設(shè)計(jì)，降低了成本，減少了故障率，確?？煽客ㄐ拧Ｔ谡撐牡脑O(shè)計(jì)過(guò)程中，楊 老師對(duì)我嚴(yán)格要求，每一步設(shè)計(jì)工作都親自把關(guān)。 參考文獻(xiàn) [1] 吳建平．傳感器原理及應(yīng)用 [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021． [2] 張福恩 ,王巖．現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)與發(fā)展 [J]．電子器件， 2021． [3] 吳道梯．非電量電測(cè)技術(shù) [M]．西安：西安交通大學(xué)出版社， 2021． [4] 何利民．單片機(jī)高級(jí) 教程 [M]．北京：北京航天航空大學(xué)出版社． 2021． [5] 秦建敏，沈冰．利用水的導(dǎo)電特性對(duì)冰層厚度進(jìn)行數(shù)
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