專利名稱：一種濕度測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及濕度測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種濕度測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、科研等部門，經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境濕度進(jìn)行測(cè)量及控制，快速、準(zhǔn)確地測(cè)量出環(huán)境濕度有著重要作用。此處所說的濕度指的是相對(duì)濕度，即空氣中所含水蒸氣量與同種條件下空氣中飽和水蒸氣量的百分比。傳統(tǒng)的濕度測(cè)量裝置主要由濕敏電容電路、參考電容電路及熱敏電阻電路構(gòu)成。
濕敏電容電路通過濕敏電容探測(cè)環(huán)境中的濕度信息，并將該濕度信息轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)的脈寬信息。參考電容電路利用參考電容獲取環(huán)境中濕度為零時(shí)的脈沖信號(hào)的脈寬，通過求濕敏電容電路輸出的脈沖寬度與參考電容輸出的脈沖寬度的差值，降低測(cè)量誤差。熱敏電阻電路通過補(bǔ)償用熱敏電阻對(duì)濕敏電阻的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，降低濕敏電容由于溫度變換對(duì)濕度測(cè)量造成的影響。但是，由于濕敏電容的溫度系數(shù)并不恒定，同時(shí)也存在非線性，而熱敏電阻對(duì)溫度系數(shù)的補(bǔ)償又是線性的，所以在溫度變化范圍較大時(shí)，熱敏電阻將無法對(duì)濕敏電容的溫度系數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的補(bǔ)償，致使?jié)穸葴y(cè)量裝置不能準(zhǔn)確測(cè)量出環(huán)境濕度。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種濕度測(cè)量裝置，其解決了在溫度變化范圍較大時(shí)，傳統(tǒng)濕度測(cè)量裝置不能對(duì)濕敏電容的溫度系數(shù)進(jìn)行有效補(bǔ)償?shù)膯栴}，減小了測(cè)量誤差。為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種濕度測(cè)量裝置，包括觸發(fā)單元、濕度測(cè)量單元、溫度補(bǔ)償單元及處理單元；所述觸發(fā)單元用于生成觸發(fā)信號(hào)，并將該觸發(fā)信號(hào)輸入濕度測(cè)量單元和溫度補(bǔ)償單元；所述濕度測(cè)量單元與觸發(fā)單元連接，用于在接收到所述觸發(fā)信號(hào)后，通過濕敏電容生成反映環(huán)境濕度信息的脈沖信號(hào)，并將所述脈沖信號(hào)輸入處理單元；所述溫度補(bǔ)償單元與觸發(fā)單元連接，用于在接收到所述觸發(fā)信號(hào)后，通過感濕窗口關(guān)閉的濕敏電容生成反映溫度變化信息的脈沖信號(hào)，并將所述脈沖信號(hào)輸入處理單元；所述處理單元與濕度測(cè)量單元和溫度補(bǔ)償單元連接，用于計(jì)算濕度測(cè)量單元輸入的脈沖信號(hào)的脈寬與溫度補(bǔ)償單元輸入的脈沖信號(hào)的脈寬的差值，并將反映環(huán)境濕度的所述差值轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。特別地，所述觸發(fā)單元為多諧振蕩器，用于生成觸發(fā)濕度測(cè)量單元和溫度補(bǔ)償單元的時(shí)鐘信號(hào)。特別地，所述濕度測(cè)量單元為單穩(wěn)態(tài)電路，包括濕敏電容、第一電阻、第一電容以及測(cè)量計(jì)時(shí)器；[0014]其中，濕敏電容的一端與測(cè)量計(jì)時(shí)器的接地端的連接點(diǎn)接地，另一端與測(cè)量計(jì)時(shí)器的閾值端、放電端及第一電阻的一端連接，測(cè)量計(jì)時(shí)器的復(fù)位端和電源端連接后與第一電阻的另一端連接，復(fù)位端和電源端均與外接電源連接，測(cè)量計(jì)時(shí)器的觸發(fā)端與觸發(fā)單元的輸出端連接，測(cè)量計(jì)時(shí)器的控制端通過第一電容接地，測(cè)量計(jì)時(shí)器的輸出端與處理單元連接。特別地，所述溫度補(bǔ)償單元為單穩(wěn)態(tài)電路，包括感濕窗口關(guān)閉的濕敏電容、第二電容、第二電阻、第三電阻及補(bǔ)償計(jì)時(shí)器；其中，濕敏電容的一端與補(bǔ)償計(jì)時(shí)器的接地端連接后接地，另一端與補(bǔ)償計(jì)時(shí)器的閾值端、放電端及第二電阻的一端連接，第二電阻的另一端與第三電阻的一端連接，第三電阻的另一端與補(bǔ)償計(jì)時(shí)器的復(fù)位端連接后與外接電源連接，補(bǔ)償計(jì)時(shí)器的觸發(fā)端與觸發(fā)單元的輸出端連接，補(bǔ)償計(jì)時(shí)器的控制端通過第二電容接地，補(bǔ)償計(jì)時(shí)器的輸出端與處理單元連接。 特別地，所述處理單元包括差值運(yùn)算單元和低通濾波單元；所述差值運(yùn)算單元與濕度測(cè)量單元和溫度補(bǔ)償單元連接，用于計(jì)算濕度測(cè)量單元輸入的脈沖信號(hào)的脈寬與溫度補(bǔ)償單元輸入的脈沖信號(hào)的脈寬的差值；所述低通濾波單元與差值運(yùn)算單元連接，用于將所述差值轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)后輸出。特別地，所述差值運(yùn)算單元為異或門，其輸出端與低通濾波單元連接，第一輸入端與測(cè)量計(jì)時(shí)器的輸出端連接，第二輸入端與補(bǔ)償計(jì)時(shí)器的輸出端連接。特別地，所述低通濾波單元包括第四電阻和第三電容；其中，第四電阻的一端與異或門的輸出端連接，另一端與第三電容的一端和濕度信息輸出端連接，第三電容的另一端接地。本實(shí)用新型通過感濕窗口關(guān)閉的濕敏電容對(duì)濕度測(cè)量單元中的濕敏電容的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，不受環(huán)境中溫度變化范圍的限制，補(bǔ)償效果較好，而且同時(shí)消除了濕度為零時(shí)，濕度測(cè)量單元中的濕敏電容的輸出脈寬不為零而造成的測(cè)量誤差，提高了濕度測(cè)量的準(zhǔn)確度。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的濕度測(cè)量裝置框圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的濕度測(cè)量裝置電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。請(qǐng)參照?qǐng)DI所示，圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的濕度測(cè)量裝置框圖。本實(shí)施例中濕度測(cè)量裝置包括觸發(fā)單元101、濕度測(cè)量單元102、溫度補(bǔ)償單元103及處理單元104。所述處理單元104包括差值運(yùn)算單元1041和低通濾波單元1042。所述觸發(fā)單元101用于生成觸發(fā)信號(hào)，并將該觸發(fā)信號(hào)輸入濕度測(cè)量單元102和溫度補(bǔ)償單元103。[0030]所述濕度測(cè)量單元102與觸發(fā)單元101連接，用于在接收到所述觸發(fā)信號(hào)后，通過濕敏電容CH生成反映環(huán)境濕度信息的脈沖信號(hào)，并將所述脈沖信號(hào)輸入處理單元104。所述溫度補(bǔ)償單元103與觸發(fā)單元101連接，用于在接收到所述觸發(fā)信號(hào)后，通過感濕窗口關(guān)閉的濕敏電容CO生成反映溫度變化信息的脈沖信號(hào)，并將所述脈沖信號(hào)輸入處理單元104。所述處理單元104與濕度測(cè)量單元102和溫度補(bǔ)償單元103連接，用于計(jì)算濕度測(cè)量單元102輸入的脈沖信號(hào)的脈寬與溫度補(bǔ)償單元103輸入的脈沖信號(hào)的脈寬的差值，并將反映環(huán)境濕度的所述差值轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。其中，所述差值運(yùn)算單元1041與濕度測(cè)量單元102和溫度補(bǔ)償單元103連接，用于計(jì)算濕度測(cè)量單元102輸入的脈沖信號(hào)的脈寬與溫度補(bǔ)償單元103輸入的脈沖信號(hào)的脈寬的差值。所述低通濾波單元1042與差值運(yùn)算單元1041連接，用于將所述差值轉(zhuǎn)化為直 流電壓信號(hào)后輸出。如圖2所示，圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的濕度測(cè)量裝置電路結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施例中觸發(fā)單元101為多諧振蕩器，包括型號(hào)為ICM7555的觸發(fā)計(jì)時(shí)器NI、第五電阻R5、第四電容C4及第五電容C5。觸發(fā)計(jì)時(shí)器NI、第五電阻R5及第四電容C4相互配合生成觸發(fā)濕度測(cè)量單元102和溫度補(bǔ)償單元103的時(shí)鐘信號(hào)。第五電阻R5和第四電容C4決定了多諧振蕩器的工作頻率。第五電容C5用于排除外界干擾。其中，觸發(fā)計(jì)時(shí)器NI的復(fù)位端R與電源端VCC的連接點(diǎn)與外接電源VDD連接，觸發(fā)計(jì)時(shí)器NI的輸出端Q與第五電阻R5的一端連接,第五電阻R5的另一端與觸發(fā)計(jì)時(shí)器NI的觸發(fā)端TRIG的連接點(diǎn)與觸發(fā)計(jì)時(shí)器NI的閾值端THR和第四電容C4的一端連接，第四電容C4的另一端接地，觸發(fā)計(jì)時(shí)器NI的控制端通過第五電容C5接地，觸發(fā)計(jì)時(shí)器NI的接地端GND接地。濕度測(cè)量單元102為單穩(wěn)態(tài)電路，包括濕敏電容CH、第一電阻R1、第一電容Cl以及型號(hào)為ICM7556的測(cè)量計(jì)時(shí)器N2A。濕敏電容CH和第一電阻Rl決定了該單穩(wěn)態(tài)電路輸出脈沖信號(hào)的脈寬。在接收到觸發(fā)計(jì)時(shí)器NI輸入的時(shí)鐘信號(hào)后，濕敏電容CH、第一電阻Rl及測(cè)量計(jì)時(shí)器N2A相互配合生成反映濕度信息的脈沖信號(hào)。其中，濕敏電容CH的一端與測(cè)量計(jì)時(shí)器N2A的接地端GND的連接點(diǎn)接地，另一端與測(cè)量計(jì)時(shí)器N2A的閾值端THR、放電端DIS及第一電阻Rl的一端連接，測(cè)量計(jì)時(shí)器N2A的復(fù)位端R和電源端VCC連接后與第一電阻Rl的另一端連接,復(fù)位端R和電源端VCC均與外接電源VDD連接，測(cè)量計(jì)時(shí)器N2A的觸發(fā)端TRIG與觸發(fā)計(jì)時(shí)器NI的輸入端連接，測(cè)量計(jì)時(shí)器N2A的控制端通過第一電容Cl接地，測(cè)量計(jì)時(shí)器N2A的輸出端Q與處理單元104連接。但是，在環(huán)境濕度為零時(shí)，本應(yīng)該沒有脈沖信號(hào)輸出的濕敏電容CH仍然會(huì)生成脈沖信號(hào)，并且濕敏電容CH的電容量不僅會(huì)因濕度的變化而變化，當(dāng)溫度變化時(shí)，電容量也會(huì)發(fā)生變化，這樣一來，濕敏電容CH輸出的脈沖信號(hào)的脈寬并非為反映環(huán)境濕度的真實(shí)脈寬，存在較大的誤差。本實(shí)用新型通過溫度補(bǔ)償單元103解決了上述問題。所述溫度補(bǔ)償單元103為單穩(wěn)態(tài)電路，包括感濕窗口關(guān)閉的濕敏電容CO、第二電容C2、第二電阻ZERO、第三電阻R3及型號(hào)為ICM7556補(bǔ)償計(jì)時(shí)器N2B。其中，感濕窗口關(guān)閉的濕敏電容CO的一端與補(bǔ)償計(jì)時(shí)器N2B的接地端GND連接后接地，另一端與補(bǔ)償計(jì)時(shí)器N2B的閾值端THR、放電端DIS及第二電阻ZERO的一端連接，第二電阻ZERO的另一端與第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端與補(bǔ)償計(jì)時(shí)器N2B的復(fù)位端R連接后與外接電源VDD連接，補(bǔ)償計(jì)時(shí)器N2B的觸發(fā)端TRIG與觸發(fā)計(jì)時(shí)器NI的輸出端Q連接，補(bǔ)償計(jì)時(shí)器N2B的控制端通過第二電容C2接地，補(bǔ)償計(jì)時(shí)器N2B的輸出端Q與處理單元104連接。需要說明的是，本實(shí)施例中第二電阻ZERO為可調(diào)電阻，感濕窗口關(guān)閉的濕敏電容CO是把與濕度測(cè)量單元102中相同型號(hào)的濕敏電容在硅橡膠中進(jìn)行浸泡，然后取出晾干后得到的，感濕窗口關(guān)閉的濕敏電容CO的電容量只是隨環(huán)境溫度的變化而變化。在接收到觸發(fā)計(jì)時(shí)器NI輸入的時(shí)鐘信號(hào)后，感濕窗口關(guān)閉的濕敏電容CO、第二電阻ZERO及第三電阻R3將相互配合生成脈沖信號(hào)，而且，由以上分析可知，該脈沖信號(hào)的脈寬為濕度測(cè)量單元102中的濕敏電容CH在濕度為零時(shí)輸出脈沖信號(hào)的脈寬和由于溫度變化而輸出的脈沖信號(hào)的脈寬的總和。再通過差值運(yùn)算單元1041計(jì)算濕度測(cè)量單元102輸入的脈沖信號(hào)的脈寬與溫度補(bǔ)償單元103輸入的脈沖信號(hào)的脈寬的差值，就能獲得真實(shí)反映環(huán)境濕度的脈寬。本實(shí)施例中的差值運(yùn)算單元1041為異或門N3A，其輸出端Q與低通濾波單元1042連接，第一輸入端與測(cè)量計(jì)時(shí)器N2A的輸出端Q連接，第二輸入端與補(bǔ)償計(jì)時(shí)器N2B的輸出端Q連接。異或門N3A的兩個(gè)輸入端在接收到測(cè)量計(jì)時(shí)器N2A的輸出端Q和補(bǔ)償計(jì)時(shí)器N2B輸出端Q輸入的脈沖信號(hào)后，將對(duì)測(cè)量計(jì)時(shí)器N2A輸入的脈沖信號(hào)的脈寬與補(bǔ)償計(jì)時(shí)器N2B輸入的脈沖信號(hào)的脈寬求差，從而獲得真實(shí)反映環(huán)境濕度的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)經(jīng)過濾波電路處理后，即可獲得與環(huán)境濕度相對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)。本實(shí)施例中低通濾波電路由第四電阻R4和第三電容C3構(gòu)成，其中，第四電阻R4的一端與異或門N3A的輸出端Q連接,另一端與第三電容C3的一端和濕度信息輸出端Q連接，第三電容C3的另一端接地。本濕度測(cè)量裝置利用感濕窗口關(guān)閉濕敏電容CO對(duì)濕敏電容CH的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，在零下20°C至零上50°C范圍內(nèi)，測(cè)量誤差在±3%RH(相對(duì)濕度)以內(nèi)，與傳統(tǒng)的濕度測(cè)量裝置相比，明顯降低了測(cè)量誤差。上述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種濕度測(cè)量裝置，其特征在于，包括觸發(fā)單元、濕度測(cè)量單元、溫度補(bǔ)償單元及處理單元； 所述觸發(fā)單元用于生成觸發(fā)信號(hào)，并將該觸發(fā)信號(hào)輸入濕度測(cè)量單元和溫度補(bǔ)償單元; 所述濕度測(cè)量單元與觸發(fā)單元連接，用于在接收到所述觸發(fā)信號(hào)后，通過濕敏電容生成反映環(huán)境濕度信息的脈沖信號(hào)，并將所述脈沖信號(hào)輸入處理單元； 所述溫度補(bǔ)償單元與觸發(fā)單元連接，用于在接收到所述觸發(fā)信號(hào)后，通過感濕窗口關(guān)閉的濕敏電容生成反映溫度變化信息的脈沖信號(hào)，并將所述脈沖信號(hào)輸入處理單元； 所述處理單元與濕度測(cè)量單元和溫度補(bǔ)償單元連接，用于計(jì)算濕度測(cè)量單元輸入的脈沖信號(hào)的脈寬與溫度補(bǔ)償單元輸入的脈沖信號(hào)的脈寬的差值，并將反映環(huán)境濕度的所述差值轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的濕度測(cè)量裝置，其特征在于，所述觸發(fā)單元為多諧振蕩器，用于生成觸發(fā)濕度測(cè)量單元和溫度補(bǔ)償單元的時(shí)鐘信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的濕度測(cè)量裝置，其特征在于，所述濕度測(cè)量單元為單穩(wěn)態(tài)電路，包括濕敏電容、第一電阻、第一電容以及測(cè)量計(jì)時(shí)器； 其中，濕敏電容的一端與測(cè)量計(jì)時(shí)器的接地端的連接點(diǎn)接地，另一端與測(cè)量計(jì)時(shí)器的閾值端、放電端及第一電阻的一端連接，測(cè)量計(jì)時(shí)器的復(fù)位端和電源端連接后與第一電阻的另一端連接，復(fù)位端和電源端均與外接電源連接，測(cè)量計(jì)時(shí)器的觸發(fā)端與觸發(fā)單元的輸出端連接，測(cè)量計(jì)時(shí)器的控制端通過第一電容接地，測(cè)量計(jì)時(shí)器的輸出端與處理單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的濕度測(cè)量裝置，其特征在于，所述溫度補(bǔ)償單元為單穩(wěn)態(tài)電路，包括感濕窗口關(guān)閉的濕敏電容、第二電容、第二電阻、第三電阻及補(bǔ)償計(jì)時(shí)器； 其中，濕敏電容的一端與補(bǔ)償計(jì)時(shí)器的接地端連接后接地，另一端與補(bǔ)償計(jì)時(shí)器的閾值端、放電端及第二電阻的一端連接，第二電阻的另一端與第三電阻的一端連接，第三電阻的另一端與補(bǔ)償計(jì)時(shí)器的復(fù)位端連接后與外接電源連接，補(bǔ)償計(jì)時(shí)器的觸發(fā)端與觸發(fā)單元的輸出端連接，補(bǔ)償計(jì)時(shí)器的控制端通過第二電容接地，補(bǔ)償計(jì)時(shí)器的輸出端與處理單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濕度測(cè)量裝置，其特征在于，所述處理單元包括差值運(yùn)算單元和低通濾波單元； 所述差值運(yùn)算單元與濕度測(cè)量單元和溫度補(bǔ)償單元連接，用于計(jì)算濕度測(cè)量單元輸入的脈沖信號(hào)的脈寬與溫度補(bǔ)償單元輸入的脈沖信號(hào)的脈寬的差值； 所述低通濾波單元與差值運(yùn)算單元連接，用于將所述差值轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)后輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的濕度測(cè)量裝置，其特征在于，所述差值運(yùn)算單元為異或門，其輸出端與低通濾波單元連接，第一輸入端與測(cè)量計(jì)時(shí)器的輸出端連接，第二輸入端與補(bǔ)償計(jì)時(shí)器的輸出端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的濕度測(cè)量裝置，其特征在于，所述低通濾波單元包括第四電阻和第三電容； 其中，第四電阻的一端與異或門的輸出端連接，另一端與第三電容的一端和濕度信息輸出端連接，第三電容的另一端接地。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種濕度測(cè)量裝置，包括觸發(fā)單元，用于生成觸發(fā)信號(hào)，并將該觸發(fā)信號(hào)輸入濕度測(cè)量單元和溫度補(bǔ)償單元；濕度測(cè)量單元，用于在接收到所述觸發(fā)信號(hào)后，通過濕敏電容生成反映環(huán)境濕度信息的脈沖信號(hào)，并將所述脈沖信號(hào)輸入處理單元；溫度補(bǔ)償單元，用于在接收到所述觸發(fā)信號(hào)后，通過感濕窗口關(guān)閉的濕敏電容生成反映溫度變化信息的脈沖信號(hào)，并將所述脈沖信號(hào)輸入處理單元；處理單元，用于計(jì)算濕度測(cè)量單元輸入的脈沖信號(hào)的脈寬與溫度補(bǔ)償單元輸入的脈沖信號(hào)的脈寬的差值，并將該差值轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。本實(shí)用新型利用感濕窗口關(guān)閉濕敏電容對(duì)濕度測(cè)量單元中的濕敏電容的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，減小了測(cè)量誤差。
文檔編號(hào)G01N27/22GK202676648SQ201220280998
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者禹勝林, 李月明 申請(qǐng)人:無錫信大氣象傳感網(wǎng)科技有限公司