電容式濕度傳感器測(cè)試方法與測(cè)試系統(tǒng)研究.pdf

1、濕度傳感器已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。該課題是針對(duì)目前影響濕度傳感器產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量的產(chǎn)品批量檢測(cè)問(wèn)題而提出的，目的是解決濕度傳感器的高精度測(cè)試問(wèn)題，減少測(cè)量誤差，提高工效，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)國(guó)產(chǎn)濕度傳感器的競(jìng)爭(zhēng)力。本論文從測(cè)量方法及系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩方面對(duì)電容式濕度傳感器測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，測(cè)試系統(tǒng)的對(duì)象主要是目前得到廣泛應(yīng)用的高分子電容式濕度傳感器。文中對(duì)測(cè)量方法、誤差修正技術(shù)、過(guò)采樣技術(shù)及數(shù)字濾波技術(shù)等測(cè)試系統(tǒng)的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了理論分

2、析、仿真驗(yàn)證和應(yīng)用設(shè)計(jì)，解決了電容式濕度傳感器測(cè)試系統(tǒng)理論和設(shè)計(jì)上的難題。該文主要完成了以下幾方面的工作： 1.離散化的復(fù)數(shù)電壓測(cè)量法及其數(shù)學(xué)模型的建立。進(jìn)行了離散化的復(fù)數(shù)電壓測(cè)量法的理論分析，建立了數(shù)學(xué)模型，并對(duì)以數(shù)字離散化方式完成測(cè)量進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，給出了離散化參數(shù)。 2.離散化的復(fù)數(shù)電壓測(cè)量誤差跟蹤修正技術(shù)。對(duì)復(fù)數(shù)電壓測(cè)量的主要測(cè)量誤差源進(jìn)行了分析，提出了誤差修正的數(shù)學(xué)方法，并建立測(cè)量誤差跟蹤修正數(shù)學(xué)模型。

3、 3.諧波分析測(cè)量法。將傅立葉變換應(yīng)用于測(cè)試系統(tǒng)中，采用傅立葉變換完成了從測(cè)量數(shù)據(jù)中提取信號(hào)的工作，并有效地將干擾噪聲從測(cè)量數(shù)據(jù)中分離出來(lái)。 4.數(shù)字濾波技術(shù)的理論分析和應(yīng)用設(shè)計(jì)。將經(jīng)典數(shù)字濾波技術(shù)應(yīng)用于測(cè)試系統(tǒng)中，完成了IIR數(shù)字低通濾波器設(shè)計(jì)。將小波分析理論應(yīng)用于測(cè)試系統(tǒng)中，進(jìn)行了小波濾波器設(shè)計(jì)。 5.正弦波信號(hào)源頻譜及失真度的理論分析。對(duì)作為激勵(lì)信號(hào)施加到被測(cè)傳感器上的正弦波信號(hào)的頻譜及失真度進(jìn)行了理論分析，為正弦

4、波信號(hào)發(fā)生電路的D/A字長(zhǎng)、每波輸出點(diǎn)數(shù)及運(yùn)算放大器的確定提供依據(jù)。 6.采用過(guò)采樣技術(shù)提高測(cè)量精度和抗干擾能力。由于進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)可能引入多種噪聲，并且測(cè)試系統(tǒng)采用的DSP芯片的A/D是10位，不能滿(mǎn)足測(cè)試系統(tǒng)高精度測(cè)量的需要，所以在進(jìn)行測(cè)控軟件設(shè)計(jì)時(shí)，充分利用DSPA/D轉(zhuǎn)換速度快的優(yōu)點(diǎn)，用過(guò)采樣技術(shù)有效地提高了測(cè)量分辨力和抗干擾能力。 7.測(cè)試系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。在基于DSP的測(cè)試系統(tǒng)中，硬件電路以DSP器件為核心器

5、件，選用D/A器件產(chǎn)生測(cè)試所需的正弦波，利用DSP器件內(nèi)置A/D實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集工作，采用多路模擬電子開(kāi)關(guān)進(jìn)行多通道傳感器的選擇，測(cè)試系統(tǒng)的通訊接口采用了USB1.1協(xié)議的接口器件，利用廠商提供的軟件包完成了固件開(kāi)發(fā)工作。 8.虛擬面板及數(shù)據(jù)處理軟件設(shè)計(jì)。虛擬監(jiān)控面板提供了系統(tǒng)與用戶(hù)的人機(jī)界面，并可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)下位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；數(shù)據(jù)處理軟件可以實(shí)現(xiàn)傳感器性能參數(shù)的顯示、分檔、存儲(chǔ)、打印和數(shù)據(jù)庫(kù)管理的工作。 該課題所