一种湿度检测电路制造技术

一种湿度检测电路，属于湿度度传感器技术领域。为了解决湿度传感器在低温环境下随温度的变化而变化，使湿度检测不稳定的问题。本发明专利技术的一种湿度检测电路，是基于电容充放电及比较法的湿度测量电路，从而有效的抑制温度漂移和零点漂移，减小寄生电容对测量结果的影响。它用于湿度度传感器。

Humidity detection circuit

The utility model relates to a humidity detection circuit, which belongs to the technical field of humidity sensors. In order to solve the problem that the humidity sensor changes with the change of temperature in the low temperature environment, the problem of humidity detection is unstable. The invention relates to a humidity detection circuit, which is a humidity measurement circuit based on the charging and discharging of the capacitor and the comparison method. It is used for humidity sensor.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于湿度度传感器
，本专利技术是2014年8月20日申请、申请号201410411744.2的专利技术专利《探空仪用加热式湿度传感器及其制备方法及一种湿度检测电路》的分案申请。
技术介绍
高空气象探测业务水平是衡量一个国家大气探测科学水平的主要参考之一，而湿度探测是高空气象探测重要环节。由于高空环境恶劣，湿度变化剧烈，环境温度最低达到-90℃，这就要求湿度传感器具有耐低温、响应快、抗干扰能力强等优点，而电容式湿度传感器具备上述特点，并且制造成本较低，成为探空仪用湿度传感器研究的重要方向之一。但由于电容式湿度传感器自身结构特点，当在高湿环境中时，湿度传感器表面容易产生结露现象，使得测量误差增大，甚至造成传感器失效。目前国内外相关学者研究重点倾向于优化传感器结构、改进湿敏材料等方面。欧美等发达国家在该领域的研究一直处于世界领先的地位，如奥地利E+E公司研制的高分子电容式湿度传感器从感湿材料方面解决低温湿度测量问题，其响应时间约1.5s，分辨率约1％，不确定度约5％，能够在-80℃正常工作；芬兰维萨拉公司研发的RS92型探空仪从传感器结构和工作模式上解决低温湿度测量问题，采用两片具有加热功能的湿度传感器交替工作，其响应时间小于0.5s，分辨率约1％RH，不确定度约5％，是目前公认的高空湿度探测的标准。所以目前湿度传感器扔存在在低温环境下湿度测量效果不好问题。湿度传感器自身的电感和外部引线的等效电感对湿度传感器电容值具有一定的影响。而且湿度传感器与地间的寄生电容及与引线间的寄生电容在低温环境下随温度的变化而变化，使湿度检测不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决湿度传感器在低温环境下随温度的变化而变化，使湿度检测不稳定的问题，本专利技术提供一种湿度检测电路。本专利技术的一种湿度检测电路，所述湿度检测电路包括探空仪用加热式湿度传感器Cm、标准电容Cs、模拟电阻RP、寄生电容CP、电阻R1、电阻R2、三个运算放大器、2个单刀双掷开关和供电电源；所述湿度传感器Cm的一端和标准电容Cs的一端同时接供电电源的地端，湿度传感器Cm的另一端与第一单刀双掷开关的一个静端连接，标准电容Cs的另一端与第一单刀双掷开关的另一个静端连接，第一单刀双掷开关的动端与模拟电阻RP的一端连接，模拟电阻RP的另一端与寄生电容CP的一端、电阻R1的一端和第一运算放大器的正向输入端同时连接供电电源的Vcc端，寄生电容CP的另一端接供电电源的地端，电阻R1的另一端接第二单刀双掷开关的动端，第二单刀双掷开关的一个静端接供电电源的Vcc端，第二单刀双掷开关的另一个静端接供电电源的地端，第一运算放大器的信号输出端同时与电阻R2的一端同时和第一运算放大器的反向信号输入端连接，第一运算放大器的供电电源正极与供电电源的Vcc端连接，第一运算放大器的供电电源地端与供电电源的地端连接，电阻R2的另一端同时与第二运算放大器的正向信号输入端和第三运算放大器的正向信号输入端连接，第二运算放大器的反向信号输入端与供电电源的Vcc端连接，第三运算放大器的反向信号输入端与供电电源的Vcc端连接，第二运算放大器的供电电源正极与供电电源的Vcc端连接，第二运算放大器的供电电源地端与供电电源的地端连接。本专利技术的有益效果在于，本专利技术提供提供一种湿度检测电路，具有很好的温度稳定性，能够有效的抑制温度漂移和零点漂移，减小了寄生电容对测量结果的影响。附图说明图1为具体实施方式一所述的探空仪用加热式湿度传感器的原理示意图。图2为具体实施方式一中第一种加热器电极的结构示意图。图3为具体实施方式一中第二种加热器电极的结构示意图。图4为具体实施方式一中第三种加热器电极的结构示意图。图5为具体实施方式一中第四种加热器电极的结构示意图。图6为具体实施方式一中所述蛇形加热器电极的结构示意图。图7为具体实施方式十中所述探空仪用加热式湿度传感器的等效电路；图8为具体实施方式十中湿度检测电路的原理示意图。图9为对标准电容及湿度传感器在相同的情况分别进行充电，电容充放电曲线；。图10为本专利技术的探空仪用加热式湿度传感器在+30℃环境下湿度检测性能测试曲线；图11为本专利技术的探空仪用加热式湿度传感器湿度上升与下降测量特性曲线；图12为本专利技术的探空仪用加热式湿度传感器湿度传感器时间常数测试曲线。具体实施方式具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的探空仪用加热式湿度传感器，它包括由基底1、第一绝缘层2、蛇形加热器电极8、第二绝缘层9、下电极10、感湿层11和多孔上电极12；其中，基底1的上表面铺设第一绝缘层2；在第一绝缘层2的上表面设置有蛇形加热器电极8；所述蛇形加热器电极8包括第一加热器焊盘5、第二加热器焊盘6、第一引出电极、第一部分蛇形电极、第二部分蛇形电极、第三部分蛇形电极和第二引出电极；第一引出电极的一端与第一部分蛇形电极的首端连接，第一部分蛇形电极的末端与第二部分蛇形电极的首端连接，第二部分蛇形电极的末端与第三部分蛇形电极的首端连接，第三部分蛇形电极的末端和第二引出电极的一端连接，第一引出电极的另一端与第一加热器焊盘5连接，第二引出电极的另一端与第二加热器焊盘6连接；第一部分蛇形电极和第三部分蛇形电极在第二部分蛇形电极的两侧呈镜像对称，且第一部分蛇形电极的蛇形排布方向与第二部分蛇形电极的蛇形排布方向互相垂直；所述第二绝缘层9铺设在蛇形加热器电极8上，并且露出第一加热器焊盘5和第二加热器焊盘6；所述下电极10铺设在第二绝缘层9上；所述感湿层11铺设在下电极10上；所述多孔上电极12铺设在感湿层11上；所述基底1的下表面设置有经镂空后形成的凹槽13。由于湿空气的饱和水蒸气含量与空气温度成正比。当空气温度较高时，空气中能够存在的水蒸气多，当空气温度较低时，空气中能够存在的水蒸气少，即使含有的水蒸气很少也会产生结露。所以，即使湿空气自身未达到饱和状态，当湿度传感器表面温度低于湿空气的饱和温度时，物体表面的水蒸气也会凝结，产生结露。若能在不影响湿度传感器测量特性的情况下，将湿度传感器表面温度恒定在某一个温度范围内，使湿度传感器表面温度高于环境温度，那么就能避免湿度传感器表面结露。本实施方式是一种具有蛇形加热器电极的平板夹心电容式湿度传感器，通过在不同环境温度条件下控制加热器的加热功率，使得湿度传感器表面温度恒定在理想的温度范围，从而有效解决了湿度传感器高空环境下结露的问题。同时，本实施方式中，采用聚酰亚胺作为湿度传感器的感湿层11，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿度检测电路，其特征在于，所述湿度检测电路包括探空仪用加热式湿度传感器Cm、标准电容Cs、模拟电阻RP、寄生电容CP、电阻R1、电阻R2、三个运算放大器、2个单刀双掷开关和供电电源；所述湿度传感器Cm的一端和标准电容Cs的一端同时接供电电源的地端，湿度传感器Cm的另一端与第一单刀双掷开关的一个静端连接，标准电容Cs的另一端与第一单刀双掷开关的另一个静端连接，第一单刀双掷开关的动端与模拟电阻RP的一端连接，模拟电阻RP的另一端与寄生电容CP的一端、电阻R1的一端和第一运算放大器的正向输入端同时连接供电电源的Vcc端，寄生电容CP的另一端接供电电源的地端，电阻R1的另一端接第二单刀双掷开关的动端，第二单刀双掷开关的一个静端接供电电源的Vcc端，第二单刀双掷开关的另一个静端接供电电源的地端，第一运算放大器的信号输出端同时与电阻R2的一端同时和第一运算放大器的反向信号输入端连接，第一运算放大器的供电电源正极与供电电源的Vcc端连接，第一运算放大器的供电电源地端与供电电源的地端连接，电阻R2的另一端同时与第二运算放大器的正向信号输入端和第三运算放大器的正向信号输入端连接，第二运算放大器的反向信号输入端与供电电源的Vcc端连接，第三运算放大器的反向信号输入端与供电电源的Vcc端连接，第二运算放大器的供电电源正极与供电电源的Vcc端连接，第二运算放大器的供电电源地端与供电电源的地端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种湿度检测电路，其特征在于，所述湿度检测电路包括探空仪用加热式湿度传感
器Cm、标准电容Cs、模拟电阻RP、寄生电容CP、电阻R1、电阻R2、三个运算放大器、2个单
刀双掷开关和供电电源；
所述湿度传感器Cm的一端和标准电容Cs的一端同时接供电电源的地端，湿度传感器Cm的另一端与第一单刀双掷开关的一个静端连接，标准电容Cs的另一端与第一单刀双掷开关
的另一个静端连接，
第一单刀双掷开关的动端与模拟电阻RP的一端连接，模拟电阻RP的另一端与寄生电容CP的一端、电阻R1的一端和第一运算放大器的正向输入端同时连接供电电源的Vcc端，寄生电
容CP的另一端接供电电源的地端，
电阻R1的另一端接第二单刀双掷开关的动端，第二单刀双掷开关的一个静端接供电电
源的Vcc端，第二单刀双掷开关的另一个静端...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗毅，杨昆，施云波，商春雪，
申请(专利权)人：云南师范大学，
类型：发明
国别省市：云南;53