用于探空仪的加热式湿度传感器及测量电路

发布时间：2018-04-16 17:39

  本文选题：探空仪 + 湿度传感器　； 参考：《光学精密工程》2014年11期

【摘要】：针对探空仪湿度传感器在高空低温、高湿恶劣环境下容易结露,湿度波动大、电路板分布电容对测量结果有影响等问题,研究了具有蛇形加热器的平板夹心电容式湿度传感器及其工艺制备方法,并设计了测量电路。采用微机电系统(MEMS)加工工艺设计了加热式湿度传感器,通过对传感器进行有限元分析,确定了传感器表面加热区域温度分布情况,得出了环境温度、加热功率与加热温度三者之间的函数关系。提出一种基于电容充放电及比较法的湿度测量电路,从而有效地抑制了温度漂移和零点漂移,减小了寄生电容对测量结果的影响。地面实验结果显示:湿度传感器灵敏度约为2.3%RH·pF-1,迟滞约为0.7%F·S,重复性约为1.9%,测量总不确定度约为4%,时间常数约为0.5s。本文研究的湿度传感器及其测量电路具有很好的温度稳定性,能够在低温环境下正常工作。
[Abstract]:Aiming at the problem that the humidity sensor of the sounding instrument is easy to dew under the condition of high altitude and low temperature and high humidity, the humidity fluctuates greatly, the distributed capacitance of the circuit board has influence on the measurement result, etc.In this paper, a plate sandwich capacitance humidity sensor with a snake heater and its fabrication method are studied, and the measuring circuit is designed.The heating humidity sensor is designed by using MEMS MEMS processing technology. Through the finite element analysis of the sensor, the temperature distribution in the heating area of the sensor surface is determined, and the ambient temperature is obtained.The functional relationship between heating power and heating temperature.A humidity measurement circuit based on capacitance charge-discharge and comparison method is proposed, which can effectively restrain temperature drift and zero drift, and reduce the influence of parasitic capacitance on the measurement results.The experimental results on the ground show that the sensitivity of the humidity sensor is about 2.3%RH PF 1, the hysteresis is about 0.7 F S, the repeatability is about 1.9%, the total uncertainty of measurement is about 4 and the time constant is about 0.5 s.The humidity sensor and its measuring circuit studied in this paper have good temperature stability and can work normally in low temperature environment.
【作者单位】： 云南师范大学信息科学和技术学院
【基金】：国家863高技术研究发展计划资助项目(No.2006AA04Z319) 黑龙江省自然科学基金资助项目(No.ZD201217977) 哈尔滨市科技创新人才专项资金资助项目(No.2010RFXXG009) 黑龙江省研究生创新科研资金资助项目(No.YJSCX2011-049HLJ)
【分类号】：TP212;TH765.1

【参考文献】

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6 赵文杰;施云波;罗毅;李国龙;周真;;一种AlN基热隔离MEMS阵列风速传感器设计[J];仪器仪表学报;2012年12期

7 罗毅;施云波;渠立亮;汪亚东;孟上九;;谐波分析及交流比较的高空温度探测方法研究[J];仪器仪表学报;2014年04期

【共引文献】

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9 吕菁华,管玉国;气敏元件测量电路的优化设计[J];哈尔滨工业大学学报;2002年04期

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10 周焱;胡氢;;湿度传感器发展方向邹议[J];科技广场;2006年01期

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5 江西 李靖 编译;3种湿度传感器的应用电路[N];电子报;2011年

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7 青化 摘译;简易湿度表[N];电子报;2010年

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本文编号：1759934