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基于电化学传感器的高温湿度检测仪的研究

更新时间：2020-02-11 12:42:04 大小：6M 上传用户：xiaohei1810查看TA发布的资源 标签：电化学传感器高温湿度检测仪单片机A/D转换 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

在现代化工业生产等诸多领域，湿度参数成为极其重要的参数，因此湿度的精确测量具有非常重要的意义。经查阅大量文献，在温度低于100摄氏度的低温领域，已经有大量较为成熟的湿度传感器出现，使得该领域的湿度测量技术也极尽成熟。然而此类湿度传感器在温度高于100摄氏度的高温领域则不再适用。

  深入的理论研究和大量的实验验证发现，通过对电化学型传感器——极限电流型氧化锆氧传感器一些特定的使用操作，如改变施加在该氧传感器工作电极上的工作电压等，可以很好地实现对湿度的测量，解决了高温环境下普通湿度传感器不能适用的问题，这也是本文的一大创新点。基于如上论述，本文对极限电流型氧化锆氧传感器工作机理及向湿度测量功能扩展的机理展开了全面的研究，在此基础上采用单片机为核心，研发出了电化学型湿度检测仪，实现了对高低温领域湿度参数精确的测量。

  由于极限电流型氧传感器的特性会受到环境因素的影响，并且在操作使用过程中参数的设置更改也会影响传感器的性能，为了避免以上问题对测量精确度造成干扰，使传感器的性能达到最优，本文通过大量的实验研究了不同的气体环境、传感器加热时间和I-V转换采样电阻的阻值等因素对极限电流型氧传感器输出特性的影响，为湿度检测仪的设计方案中合理的参数选择提供了有力的实验依据。数据处理方面采用格罗布斯准则粗大误差剔除和数字滤波相结合，有效提高了测量精确度，消除了干扰信号的影响。

  在电化学型湿度检测仪的设计中，首先以C8051F330单片机为平台，将氧传感器输出的电流信号经过I/V信号转换并经过采用仪表放大器放大，产生可供单片机采集的电压信号。然后通过单片机内部集成的A/D转换功能将信号转换成数字信号供给单片机，经过粗大误差数据剔除和数字滤波程序处理，最终将湿度数据显示在 LCD上。系统电源管理部分采用了可充电式电源设计，同时在仪表盘上设计了四个功能按键，可实现上下限报警功能和自校验功能的灵活设置。此外，为了给氧传感器提供适合的工作环境，还设计了不锈钢测试系统。

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