【文章內容簡介】 /℃范圍內，而且有的濕敏元件在不同的相對濕度下，其溫度系數又有差別。溫漂非線性，這需要在電路上加溫度補償式。采用單片機軟件補償，或無溫度補償的濕度傳感器是保證不了全溫范圍的精度的，濕度傳感器溫漂曲線的線性化直接影響到補償的效果，非線性的溫漂往往補償不出較好的效果，只有采用硬件溫度跟隨性補償才會獲得真實的補償效果。濕度傳感器工作的溫度范圍也是重要參數。多數濕敏元件難以在40℃以上正常工作。 (3) 濕度傳感器的供電 金屬氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化鋰等濕敏材料施加直流電壓時，會導致性能變化，甚至失效，所以這類濕度傳感器不能用直流電壓或有直流成份的交流電壓。必須是交流電供電。 (4) 互換性 目前，濕度傳感器普遍存在著互換性差的現(xiàn)象，同一型號的傳感器不能互換，嚴重影響了使用效果，給維修、調試增加了困難，有些廠家在這方面作出了種種努力，（但互換性仍很差）取得了較好效果。(5) 濕度校正 校正濕度要比校正溫度困難得多。溫度標定往往用一根標準溫度計作標準即可，而濕度的標定標準較難實現(xiàn)，干濕球溫度計和一些常見的指針式濕度計是不能用來作標定的，精度無法保證，因其要求環(huán)境條件非常嚴格，一般情況，（最好在濕度環(huán)境適合的條件下）在缺乏完善的檢定設備時，通常用簡單的飽和鹽溶液檢定法，并測量其溫度。對濕度傳感器性能作初步判斷的幾種方法 在濕度傳感器實際標定困難的情況下，可以通過一些簡便的方法進行濕度傳感器性能判斷與檢查。 (1) 一致性判定同一類型，同一廠家的濕度傳感器產品最好一次購買兩支以上，越多越說明問題，放在一起通電比較檢測輸出值，在相對穩(wěn)定的條件下，觀察測試的一致性。若進一步檢測，可在24h內間隔一段時間記錄，一天內一般都有高、中、低3種濕度和溫度情況，可以較全面地觀察產品的一致性和穩(wěn)定性，包括溫度補償特性。(2) 用濕毛巾或利用其它加濕手段對傳感器加濕，觀察其結露狀態(tài)下的特性、靈敏度、重復性、升濕脫濕性能，以及分辨率，產品的最高量程等。(3) 對產品在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)（根據說明書標準）進行測試，并恢復到正常狀態(tài)下檢測和實驗前的記錄作比較，考查產品的溫度適應性，并觀察產品的一致性情況。 產品的性能最終要依據質檢部門正規(guī)完備的檢測手段。利用飽和鹽溶液作標定，也可使用名牌產品作比對檢測，產品還應進行長期使用過程中的長期標定才能較全面地判斷濕度傳感器的質量。 總之，人們使用濕度傳感器的時間越長，認識就會越深入和全面。同時，也對產品提出新的要求，這給產品帶來了新的機遇，推動這項技術不斷向新的高度發(fā)展。我們相信，濕度傳感器產品會在應用領域發(fā)揮越來越重要的作用。 溫度的相關概念濕度概念 ：相對濕度（%RH）：給定的濕空氣中，水汽分壓與同一溫度（T）和壓力（P）下純水表面的飽和水汽壓之比，用百分數表示。 露點溫度（Dp） ：給定的濕空氣在水汽壓不變的情況下，當溫度下降達到某一溫度時，濕空氣的水汽壓達到該溫度下的飽和水汽壓，飽和水汽開始結露，該溫度稱之為露點溫度；當相對濕度為100%RH時，周圍環(huán)境的溫度等于露點溫度。露點溫度越低，濕空氣就越為干燥，結露的可能性就小。 霜點溫度（Tp）：當空氣的溫度低于0℃時，水汽在平面上凝結成霜，因此，稱之為霜點。在0℃以下，霜點總是比露點高一點。 絕對濕度（Dv）：又稱為水汽濃度或者水汽密度。定義為濕空氣中的水汽質量與濕空氣的總體積之比。單位為 水汽含量（Q）：也稱之為比濕，指濕空氣中的水汽質量與濕空氣的總質量之比。 混合比（R） ：指濕空氣中所含的水汽質量與和它共存的干空氣質量的比值，單位為g/kg。 混合比的另一種表示方法為，是以“百萬分之一為計算單位表示的水汽與其共存的干空氣的質量之比值，在數值上。 水汽分壓（E）：濕空氣中水汽所占的壓力。飽和水汽壓（Ew）：在特定溫度下，水汽達到飽和時的最大壓力。焓（H）：是指濕空氣從一特定的溫度和濕度變狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)所需要的能量，通常給出的是0℃和0%RH的干燥氣體達到特定的溫度和濕度狀態(tài)時所需的能量。在標準壓力和溫度下，濕空氣中水汽所占有的體積與其總體積之比，該值與壓力和溫度無關。 濕球溫度（Tw）：通風干濕表中，由于蒸發(fā)潛熱，濕球的溫度就會比環(huán)境溫度低，由此換算需相對濕度。 平衡相對濕度（ERH）： 是指吸濕物質與周圍環(huán)境水汽交換達到平衡時的相對濕度。 溫度傳感器的分類及特點溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關。溫度傳感器是最早開發(fā)，應用最廣的一類傳感器。溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。從17世紀初人們開始利用溫度進行測量。在半導體技術的支持下，本世紀相繼開發(fā)了半導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應，根據波與物質的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。兩種不同材質的導體，如在某點互相連接在一起，對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現(xiàn)電位差。這個電位差的數值與不加熱部位測量點的溫度有關，和這兩種導體的材質有關。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內出現(xiàn)，如果精確測量這個電位差，再測出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質的導體，所以稱之為“熱電偶”。不同材質做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1℃時，輸出電位差的變化量。對于大多數金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數值大約在5～40微伏／℃之間。熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細微的測溫元件有極高的響應速度，可以測量快速變化的過程。溫度傳感器是五花八門的各種傳感器中最為常用的一種，現(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加讓它廣泛應用在生產實踐的各個領域中，也為我們的生活提供了無數的便利和功能。 溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數字輸出兩種類型。接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，又稱溫度計。 溫度計通過傳導或對流達到熱平衡，從而使溫度計的示值能直接表示被測對象的溫度。一般測量精度較高。在一定的測溫范圍內，溫度計也可測量物體內部的溫度分布。但對于運動體、小目標或熱容量很小的對象則會產生較大的測量誤差，常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、商業(yè)等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計。隨著低溫技術在國防工程、空間技術、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應用和超導技術的研究，測量120K以下溫度的低溫溫度計得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計、蒸汽壓溫度計、聲學溫度計、順磁鹽溫度計、量子溫度計、低溫熱電阻和低溫溫差電偶等。低溫溫度計要求感溫元件體積小、準確度高、復現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計的一種感溫元件，～300K范圍內的溫度。非接觸式溫度傳感器的敏感元件與被測對象互不接觸，又稱非接觸式測溫儀表。這種儀表可用來測量運動物體、小目標和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對象的表面溫度，也可用于測量溫度場的溫度分布。最常用的非接觸式測溫儀表基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測溫儀表。輻射測溫法包括亮度法（見光學高溫計）、輻射法（見輻射高溫計）和比色法（見比色溫度計）。 非接觸測溫優(yōu)點：測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對最高可測溫度原則上沒有限制。對于1800℃以上的高溫，主要采用非接觸測溫方法。隨著紅外技術的發(fā)展，輻射測溫逐漸由可見光向紅外線擴展，700℃以下直至常溫都已采用，且分辨率很高。采用ATMEL的AT89C51微處理器，是基于以下幾個因素：（1）89C51為51內核，仿真調試軟硬件資源豐富；（2）性價比高，貨源充足；（3）DIP封裝，體積小，便于產品小型化；（4）為程序存儲介質，1000次以上擦/寫周期，便于程序調試；（5）具有兩種節(jié)能模式：閑置模式和掉電模式，便于進行低功耗設計；（6）工作電壓范圍寬：～6V，便于交直流供電。本文采用的轉換器是：ATC0809轉換器。ADC0 8 0 9是一種 8路模擬輸入逐次比較型 A/D轉換器 ,由于價格適中 ,與單片機的接口、軟件操作均比較簡單 ,目前在 8位單片機系統(tǒng)中有著廣泛的使用。ADC0 80 9由 8路模擬開頭、地址鎖存與譯碼器、8位 A/D轉換器和三態(tài)輸出鎖存緩沖器組成。其主要性能指標有：分辨率分辨率表示轉換器對微小輸入量變化的敏感程度，通常用轉換器輸出數字量的位數來表示。n位轉換器，其數字量變化范圍為0～2n1，當輸入電壓滿該度為XV時，則轉換電路對輸入模擬電壓的分辨能力為X/2n1。如果是8位的轉換器，5V滿量程輸入電壓時，則分辨率為5/281=。精度精度通常有最小有效位的LSB的分數值表示。目前常用的A/D轉換集成芯片精度為1/4～2LSB。轉換時間溫度系數和增益系數對電源電壓變化的抑制比本文溫度傳感器采用了接觸式熱電偶溫度傳感器，根據前文基礎知可以知道接觸式熱電偶溫度傳感器具有如下特點：雖然它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，不適合測量微小的溫度變化，但是，由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細微的測溫元件有極高的響應速度，可以測量快速變化的過程。非接觸式傳感器其測溫范圍比較大，糧倉測溫不需要這種值度，所以不宜采用，采用接觸式熱電偶傳感器在糧倉中測溫最適宜。計算方法有：溫度測量是建立在熱平衡定律的基礎上的，根據溫度的不同，可將溫度測量的方法分為接觸式和非接觸式兩類。由于非接觸式測溫方法是基于物理的熱輻射能隨溫度變化的原理，用在本系統(tǒng)中不合理，故本系統(tǒng)中我將采用接觸式測溫計，其中接觸式測溫計熱電偶測溫計和熱電阻測溫計，由于熱電偶的更適合本系統(tǒng)的應用且課本《檢測技術及儀表》中關于這方面的知識比較熟悉，所以綜上所述，溫度傳感器里將用熱電偶溫度計。熱電偶溫度計的可用冷端溫度補償方法：（1）0℃恒溫法 （2）計算修正法；設計計算公式：Eab（t，to）= Eab（t ，th）+ Eab（th，to） （21）式（3）補償電橋法，本文主要采用補償電橋法測溫。采用集成濕度傳感器HS15傳感器，基于以下特點選擇：(1) 精度和長期穩(wěn)定性：