高精度環(huán)境溫度、相對(duì)濕度測(cè)量?jī)x的研制
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上述溫度測(cè)量方法中，KT、V0參數(shù)是影響溫度測(cè)量精度的主要因素，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整KT、V0參數(shù)可實(shí)現(xiàn)儀表溫度測(cè)量精度的校正。 具體方法如下：
用其它更高精度標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫儀測(cè)量環(huán)境溫度T1，輸入本儀表，ADuC812單片機(jī)同時(shí)記錄下相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量V1。當(dāng)環(huán)境溫度從T1變化到T2時(shí)，重復(fù)以上過(guò)程，ADuC812單片機(jī)同時(shí)記錄下相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量V2。為保證校準(zhǔn)精度，環(huán)境溫度應(yīng)在25℃左右變化，并且變化的范圍盡可能大一些。儀表的應(yīng)用軟件根據(jù)公式：KT=（T1-T2）/（V1-V2）和V0=VT1-T1/KT計(jì)算出KT和V0 的值，并存儲(chǔ)在ADuC812單片機(jī)的EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，既完成該儀表的溫度測(cè)量精度的校正。儀表的應(yīng)用軟件系統(tǒng)配置有專用的服務(wù)子程序完成此項(xiàng)工作，僅需按儀表的LCD顯示器的提示完成有關(guān)操作。
儀表在出廠前或使用中溫度測(cè)量精度均采用上述方法進(jìn)行校正。經(jīng)過(guò)精度的校正，溫度測(cè)量誤差小于1℃，分辨力小于0.1℃。
2.2 相對(duì)濕度測(cè)量及其精度調(diào)整方法
相對(duì)濕度測(cè)量電路是由NE555和濕度傳感器THS1101構(gòu)成的振蕩器組成，其特點(diǎn)是測(cè)量范圍大，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，響應(yīng)時(shí)間短，溫度系數(shù)低，線性度較好，體積小。
實(shí)驗(yàn)得出振蕩電路的輸出頻率（f）與環(huán)境溫度（T）的關(guān)系曲線，如圖2所示。在環(huán)境相對(duì)濕度不變的條件下，它們是近似的線性關(guān)系，忽略非線性誤差不影響測(cè)量的精度；在不同環(huán)境相對(duì)濕度的條件下，頻率的溫度補(bǔ)償系數(shù)是不同的，相對(duì)濕度為X%RH時(shí)振蕩頻率）的溫度補(bǔ)償系數(shù)（ΔfRHX）與相對(duì)濕度為0%RH時(shí)振蕩頻率的溫度補(bǔ)償系數(shù)（Δf RH0）的關(guān)系為：
ΔfRHX=Δf RH0· (fRH/fRH0) （4）
式中Δf RH0的值為297/65（Hz/℃）；fRH0是溫度為0℃時(shí)相對(duì)濕度為0%RH的振蕩頻率，其值為7588（Hz）；fRHX是溫度為0℃時(shí)相對(duì)濕度為X%RH的振蕩頻率。
相對(duì)濕度測(cè)量的程序流程如圖4所示。振蕩頻率的測(cè)量是由應(yīng)用軟件系統(tǒng)的時(shí)間中斷服務(wù)程序完成的，它總是把當(dāng)前的頻率值保存在AduC812單片機(jī)的片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM中。具體的相對(duì)濕度測(cè)量方法如下：
測(cè)量程序首先直接讀取當(dāng)前的頻率值（f），接著測(cè)量環(huán)境溫度T，然后對(duì)頻率值（f）進(jìn)行溫度補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償后的頻率值fT = f +(25－T) ·Δf RH0· (fRH/fRH0)；最后對(duì)頻率fT進(jìn)行線性化處理，計(jì)算出環(huán)境的相對(duì)濕度，結(jié)束一次測(cè)量過(guò)程。
為了便于軟件線性化處理，我們把圖3 所示的關(guān)系曲線上的10個(gè)點(diǎn)的相鄰兩點(diǎn)用直線連接，形成一條新的曲線，該曲線與實(shí)際曲線幾乎重合在一起。采用該曲線進(jìn)行軟件線性化處理，產(chǎn)生的非線性誤差不影響相對(duì)濕度的測(cè)量精度。該曲線與Δf RH0、fRH0存儲(chǔ)在ADuC812單片機(jī)的片內(nèi)數(shù)據(jù)EEPROM中，用于振蕩頻率（f）的溫度補(bǔ)償與線性化處理。
在環(huán)境的相對(duì)濕度為0%RH時(shí)進(jìn)入本儀表的相對(duì)濕度測(cè)量精度的校正服務(wù)子程序，改變環(huán)境溫度，服務(wù)子程序自動(dòng)完成相對(duì)濕度測(cè)量精度的校準(zhǔn)。為保證校準(zhǔn)精度，環(huán)境溫度應(yīng)在25℃左右變化，并且變化的范圍盡可能大一些。在相對(duì)濕度測(cè)量精度的校正之前，必須先進(jìn)行溫度測(cè)量精度的校正，因?yàn)橄鄬?duì)濕度測(cè)量精度的校正的精確依賴于儀表測(cè)量環(huán)境溫度的準(zhǔn)確度。其原理類似于環(huán)境溫度的校準(zhǔn)。
儀表在出廠前或使用中相對(duì)濕度測(cè)量精度均采用上述方法進(jìn)行校正。經(jīng)過(guò)校正，相對(duì)濕度的測(cè)量精度在20% RH—80%RH范圍可達(dá)1% RH以上，在0% RH—100%RH范圍可達(dá)2% RH以上。相對(duì)濕度的分辨力為0.1℅RH。
3 結(jié)束語(yǔ)
本文提出的實(shí)現(xiàn)溫度和相對(duì)濕度測(cè)量精度校正的軟件方法，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，在同類儀表的開(kāi)發(fā)中具有廣闊的應(yīng)用前景，特別適合于在工業(yè)加工的精密測(cè)試中心以及對(duì)加工材料的存放有較高要求的環(huán)境中使用，還可以應(yīng)用于居住環(huán)境的監(jiān)測(cè)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過(guò)采用軟件的方法對(duì)影響溫度和相對(duì)濕度測(cè)量精度的參數(shù)的精確校正，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、相對(duì)濕度測(cè)量的高精度測(cè)量，而且校正方便。
本儀表經(jīng)過(guò)近一年的使用，性能穩(wěn)定可靠，測(cè)量精度高，智能化程度高，使用簡(jiǎn)便，性能價(jià)格比高，受到了用戶的普遍歡迎。(end)
評(píng)論