一种海洋气象要素温湿度传感器制造技术

一种测量精度高、环境适应性强、接口灵活以及适用于海洋环境的海洋气象要素温湿度传感器，具体技术方案如下：其特征在于：由温湿度敏感器件、信号放大电路、电压转换电流电路、串行通信电路、输出信号选择电路组成，其中，所述温湿度敏感器件分别与信号放大电路和串行通信电路连接，信号放大电路通过电压转换电流电路与输出信号选择电路连接，串行通信电路与输出信号选择电路连接。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种海洋气象温湿度传感器领域，特别地涉及一种测量精度高、环境适应性强、接口灵活以及适用于海洋环境的海洋气象要素温湿度传感器。
技术介绍
空气温度是表示空气冷热程度的物理量，以摄氏度（℃）为单位；空气相对湿度是表示空气中实际所含水蒸汽的密度和同温下饱和水蒸气密度的百分比值，由于同气压下水蒸汽密度与水蒸汽分压成正比，所以相对湿度也等于实际水蒸气分压与当时气温下的饱和水汽压之比，以百分数（%）表示。测量温度的仪器主要有干球温度表、温度计和铂电阻温度传感器。其中，干湿球温度表是根据水银（酒精）热胀冷缩的特性制成的，观测时必须保持视线和水银（酒精）柱顶端齐平，并且读数动作要迅速，以避免发生误读，影响温度示数的准确性；温度计是由感应部分（双金属片）、传递放大部分（杠杆）、自记部分（自记钟、纸、笔）组成，这种温度计在严寒时，会导致自记钟的轴上润滑油冻凝，发生停摆现象，影响测量的准确性；铂电阻温度传感器是根据铂电阻的电阻值随温度变化的原理来测定温度的，铂电阻丝烧制在细小的玻璃棒或磁板上，外面有金属保护管，这种传感器需经常保持清洁、干燥。测量相对湿度的仪器主要有毛发湿度表、通风干湿表和湿敏电容湿度传感器。其中，毛发湿度表是根据脱脂人发能随空气湿度大小而改变长度的特性，用人发制成的测定空气相对湿度的仪器，这种传感器容易受到高温、高盐等天气的影响，使毛发变脏，影响测量精度，需要定期清理；通风干湿表的原理是温度表球部装在与风扇相通的管形套管中，利用机械或电动通风装置，使风扇获得一定转速使球部处于恒定速度的气流中，以获得测量数据，但风扇长期旋转易故障，影响测量的准确性；湿敏电容湿度传感器是用有机高分子膜作介质的一种小型电容器，传感器的头部有保护滤纸，防止感应元件被尘埃污染，每月应拆开传感器头部网罩，若污染严重应更换新的滤纸，影响测量的准确性在海滨观测规范中，气象观测项目主要有风、气压、空气温度、相对湿度、海面有效能见度、降水量、雾等气象要素。船舶海洋水文气象观测项目包括气压、气温、相对湿度、风、云、天气现象、海面有效能见度等气象要素。因此，气温和相对湿度是气象观测要素中的主要要素。目前，国内的温度传感器和相对湿度传感器是相互独立的，温度传感器是一个铂电阻，用户使用时需设计温度调理电路，接口电路复杂，使用不便；相对湿度传感器还是传统的湿敏电容，这种器件不适用于海洋气候环境，可靠性不高，易损坏。国外温湿度传感器的输出信号单一，无法满足用户对不同接口的需求。国内外已有的温湿度传感器在性能上虽然可以基本满足要求，但是存在如下缺陷：机械部件易损坏、读数准确度低、接口电路复杂、环境适应性差、维护保养过程繁琐；除此之外，国内外已有的温湿度传感器的输出信号单一，无法满足用户对不同接口的需求。因此，为解决现有温湿度传感器存在的问题及缺陷，本技术提出一种海洋气象要素温湿度传感器，以适应复杂恶劣的海洋环境以及用户对不同接口的需求。
技术实现思路
本技术针对陆地用温湿度传感器难以适应海洋高温、高湿、高盐雾、高腐蚀的海洋环境以及用户接口灵活性需求的问题，提供一种测量精度高、环境适应性强、接口灵活以及适用于海洋环境的海洋气象要素温湿度传感器，具体技术方案如下：一种海洋气象要素温湿度传感器，其特征在于：由温湿度敏感器件、信号放大电路、电压转换电流电路、串行通信电路、输出信号选择电路组成，其中，所述温湿度敏感器件分别与信号放大电路和串行通信电路连接，信号放大电路通过电压转换电流电路与输出信号选择电路连接，串行通信电路与输出信号选择电路连接；所述温湿度敏感器件根据温度和相对湿度的变化输出变化的电压信号，一路信号通过信号放大电路将电压信号放大输出，然后通过电压转换电流电路将变化的电压信号转换为电流信号；另一路信号再通过串行通信电路转换为数字信号；最后通过输出信号选择电路按要求选择输出信号形式。所述信号放大电路由TLC2652运算放大器及其外围电路组成，温湿度敏感器件的输出信号分为温度信号和相对湿度信号，温度信号直接进入温度回路的运算放大器的同相输入端，相对湿度信号直接进入相对湿度回路的运算放大器的同相输入端；通过反馈电阻连接运算放大器的输出端；温湿度敏感器件的输出信号经过运算放大电路的放大之后分别进入温度和相对湿度回路的电压转换电流电路。所述电压转换电流电路有XTR111转换芯片、MOS管和PNP三极管组成，所述XTR111转换芯片的输入端连接PNP三极管运算放大电路的输出端，通过偏置电阻设定基础电压值，进而通过基准电阻进入转换芯片的输入端；转换芯片的输出信号通过MOS管和PNP三极管连接输出信号选择电路。所述串行通信电路由MAX485转换芯片和MAX232转换芯片两路转换电路组成，所述温湿度敏感器件的输出信号一方面通过MAX485转换芯片转换为RS485电平，另一方面通过MAX232转换芯片转换为RS232电平，所述MAX485转换芯片和MAX232转换芯片的输出信号连接输出信号选择电路。所述输出信号选择电路由跳线选择开关组成，一方面电压转换电流电路的输出信号连接输出信号选择电路，另一方面串行通信电路的输出信号连接输出信号选择电路；通过输出信号选择电路的跳线选择开关可以按需选择输出信号形式，包括4-20mA电流信号、RS485信号和MAX232信号。所述的温湿度敏感器件、信号放大电路、电压转换电流电路、串行通信电路、输出信号选择电路位于传感器盒体内，所述传感器盒体采用注塑模具制造一次成型，敏感器件位于盒体的顶端，敏感器件外的壳体由PVC材料制成的防盐雾保护罩。传感器的供电电压范围宽，可以满足不同直流电压值的需要。与现有的技术相比，本技术的优点与积极效果如下：本技术满足了海洋对温湿度传感器环境适应性的要求，并且满足了用户对温湿度传感器接口形式多样性的需求，本技术是一种适用于海洋环境的温湿度传感器，测量精度高、环境适应性强、接口灵活。结合附图阅读本技术的具体实施方式后，本技术的其他特点和有点将变得更加清楚。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行简单的介绍，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图 1 为本技术传感器工作原理框图；图 2 为信号放大电路原理图；图 3 为电压转换电流电路原理图；图 4 为RS485串行通信电路原理图；图 5 为RS232串行通信电路原理图；图 6 为输出信号选择电路原理图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。本技术传感器针对陆地用温湿度传感器难以适应海洋高温、高盐雾、高腐蚀的海洋环境以及用户接口灵活性需求的问题，研制了一种海洋气象要素温湿度传感器，该温湿度传感器能够输出4-20mA电流信号、RS485数字信号和RS232数字信号。本技术传感器包括盒体及其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋气象要素温湿度传感器，其特征在于：由温湿度敏感器件、信号放大电路、电压转换电流电路、串行通信电路、输出信号选择电路组成，其中，所述温湿度敏感器件分别与信号放大电路和串行通信电路连接，信号放大电路通过电压转换电流电路与输出信号选择电路连接，串行通信电路与输出信号选择电路连接；所述温湿度敏感器件根据温度和相对湿度的变化输出变化的电压信号，一路信号通过信号放大电路将电压信号放大输出，然后通过电压转换电流电路将变化的电压信号转换为电流信号；另一路信号再通过串行通信电路转换为数字信号；最后通过输出信号选择电路按要求选择输出信号形式。

【技术特征摘要】
1.一种海洋气象要素温湿度传感器，其特征在于：由温湿度敏感器件、信号放大电路、电压转换电流电路、串行通信电路、输出信号选择电路组成，其中，所述温湿度敏感器件分别与信号放大电路和串行通信电路连接，信号放大电路通过电压转换电流电路与输出信号选择电路连接，串行通信电路与输出信号选择电路连接；所述温湿度敏感器件根据温度和相对湿度的变化输出变化的电压信号，一路信号通过信号放大电路将电压信号放大输出，然后通过电压转换电流电路将变化的电压信号转换为电流信号；另一路信号再通过串行通信电路转换为数字信号；最后通过输出信号选择电路按要求选择输出信号形式。
2.根据权利要求1所述的海洋气象要素温湿度传感器，其特征在于：所述信号放大电路由TLC2652运算放大器及其外围电路组成，温湿度敏感器件的输出信号分为温度信号和相对湿度信号，温度信号直接进入温度回路的运算放大器的同相输入端，相对湿度信号直接进入相对湿度回路的运算放大器的同相输入端；通过反馈电阻连接运算放大器的输出端；温湿度敏感器件的输出信号经过运算放大电路的放大之后分别进入温度和相对湿度回路的电压转换电流电路。
3.根据权利要求1所述的海洋气象要素温湿度传感器，其特征在于：所述电压转换电流电路有XTR111转换芯片、MOS管和PNP三极管组成，所述XTR111转换芯片的输入端连接PNP...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙佳，胡乃军，崔天刚，胡桐，李志乾，王东明，漆随平，
申请(专利权)人：山东省科学院海洋仪器仪表研究所，
类型：新型
国别省市：山东;37