一種電容式濕度變送器的設計魯南北京五洲儀器與控制有限公司北京市100080王力哈爾濱建筑大學基礎科學系哈爾濱市150090 1引言隨著現(xiàn)代化建設和國民經(jīng)濟的深入發(fā)展，社會對生產(chǎn)環(huán)境和生活環(huán)境意識的要求也越來越高。順應這種環(huán)境的需求，濕度參數(shù)的檢測與控制已提到儀器儀表界的重要議事日程而受到廣泛關(guān)注，濕度變送器的開發(fā)、生產(chǎn)與應用已成為儀器儀表新產(chǎn)品發(fā)展的熱點之一。

　　2設計要求用于工業(yè)自動化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和環(huán)境舒適化的濕度變送器，應當滿足以下基本要求：（2）測量精度：小于±5 RH （3）響應時間：不大于40s（測程的63 ）（5）環(huán)境溫度：不小于0～50℃（8）結(jié)構(gòu)形式：圓筒式或盒裝式。

　　3傳感器選型濕度傳感器有電阻式、電容式等多種類型。根據(jù)上述基礎要求，選用自行研制的以DSM 3型高分子電容式濕敏元件為探頭的濕度傳感器。元件是保證變送器性能的關(guān)鍵，DSM 3型濕敏元件具有以下特點：（1）具有0 ～100 RH全量程檢測功能（2）線性好、精度高（3）防結(jié)露、耐污染、使用壽命長。

　　4變送器方案設計的SB1型濕度變送器由兩部分組成，見圖1.

　　電源傳感器放大器V― I轉(zhuǎn)換器傳感器：由高分子電容式濕敏元件（DSM 3）和電容―電壓轉(zhuǎn)換電路組成，電壓號電容呈線性關(guān)系。

　　放大器：由電壓放大器和功率（V― I）放大器組成，將傳感器的電壓信號放大成4～20mA標準信號，詳見圖2.

　　變送器的整機溫度系數(shù)主要由傳感器決定。濕敏元件的溫度系數(shù)為0.05 RH/℃，傳感器線路的溫度系數(shù)設計為0.05 RH/℃。

　　放大器線路采用由4個運算放大器組成的LM324線性集成電路，采用精密多圈電位器調(diào)整滿量程和零點。

　　電容―電壓轉(zhuǎn)換器是一個振蕩電路，振蕩頻率隨電容量變化而變化，并呈線性關(guān)系。

　　5性能測試SB1型濕度變送器采用圓筒式結(jié)構(gòu)，經(jīng)過小批？國內(nèi)科技？

　　量試制。

　　對樣機采用雙溫法濕度標準設備和飽和鹽法標定設備進行了全性能檢測。飽和鹽濕度標準采用美國NBS飽和鹽濕度標準。

　　5.1濕度響應特性DSM 3型濕敏元件電容隨相對濕度呈線性變化，見圖3.

　　濕敏元件靈敏度為（0.11～0.16）pF RH .溫度系5h ，可見高濕部分非線性受到抑制。

　　5.2響應時間應時間為10s ，放濕響應時間為14s .按測程的90 計，吸濕響應時間為22s，放濕響應時間為30s .

　　5.3溫度特性變送器的溫度系數(shù)約在0.05　RH/℃至5.4穩(wěn)定性兩個月測試，平均漂移不超過1 RH .元件經(jīng)觸摸后仍可使用，一般性污染可用水沖洗烘干后標定再用。

　　5.5精度變送器在20℃測試，精度為±3 RH .

　　5.6濕滯差6生產(chǎn)與應用SB1型濕度變送器經(jīng)過方案論證、方案設計、樣機試驗與測試，完全滿足原設計要求，并且通過了專家鑒定，投入了小批量生產(chǎn)，在造紙廠、紡紗廠等場合應用，并以其高性能、低價位受到用戶的認可和歡迎。