一種電容式濕度變送器的設(shè)計(jì)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(xué)基礎(chǔ)科學(xué)系哈爾濱市150090 1引言隨著現(xiàn)代化建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展，社會(huì)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境和生活環(huán)境意識(shí)的要求也越來(lái)越高。順應(yīng)這種環(huán)境的需求，濕度參數(shù)的檢測(cè)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(kāi)發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用已成為儀器儀表新產(chǎn)品發(fā)展的熱點(diǎn)之一。

　　2設(shè)計(jì)要求用于工業(yè)自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和環(huán)境舒適化的濕度變送器，應(yīng)當(dāng)滿足以下基本要求：（2）測(cè)量精度：小于±5 RH （3）響應(yīng)時(shí)間：不大于40s（測(cè)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(chǔ)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(diǎn)：（1）具有0 ～100 RH全量程檢測(cè)功能（2）線性好、精度高（3）防結(jié)露、耐污染、使用壽命長(zhǎng)。

　　4變送器方案設(shè)計(jì)的SB1型濕度變送器由兩部分組成，見(jiàn)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(hào)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(hào)放大成4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，詳見(jiàn)圖2.

　　變送器的整機(jī)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(shè)計(jì)為0.05 RH/℃。

　　放大器線路采用由4個(gè)運(yùn)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(diǎn)。

　　電容―電壓轉(zhuǎn)換器是一個(gè)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(cè)試SB1型濕度變送器采用圓筒式結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)小批？國(guó)內(nèi)科技？

　　量試制。

　　對(duì)樣機(jī)采用雙溫法濕度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和飽和鹽法標(biāo)定設(shè)備進(jìn)行了全性能檢測(cè)。飽和鹽濕度標(biāo)準(zhǔn)采用美國(guó)NBS飽和鹽濕度標(biāo)準(zhǔn)。

　　5.1濕度響應(yīng)特性DSM 3型濕敏元件電容隨相對(duì)濕度呈線性變化，見(jiàn)圖3.

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

　　5.2響應(yīng)時(shí)間應(yīng)時(shí)間為10s ，放濕響應(yīng)時(shí)間為14s .按測(cè)程的90 計(jì)，吸濕響應(yīng)時(shí)間為22s，放濕響應(yīng)時(shí)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(gè)月測(cè)試，平均漂移不超過(guò)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(biāo)定再用。

　　5.5精度變送器在20℃測(cè)試，精度為±3 RH .

　　5.6濕滯差6生產(chǎn)與應(yīng)用SB1型濕度變送器經(jīng)過(guò)方案論證、方案設(shè)計(jì)、樣機(jī)試驗(yàn)與測(cè)試，完全滿足原設(shè)計(jì)要求，并且通過(guò)了專家鑒定，投入了小批量生產(chǎn)，在造紙廠、紡紗廠等場(chǎng)合應(yīng)用，并以其高性能、低價(jià)位受到用戶的認(rèn)可和歡迎。