【摘要】：高空濕度探測對于提高天氣預(yù)報中降水預(yù)測的準(zhǔn)確性、計算地面空氣濕度因子、提供氣象數(shù)據(jù)有著重要的意義。濕敏電容式濕度傳感器是高空濕度測量的首選,但由于高空環(huán)境的低溫特性,導(dǎo)致濕度傳感器表面易結(jié)冰、結(jié)露,最終表現(xiàn)為濕度測量有較大的誤差。本文以減小濕度測量誤差為目的,從雙加熱方法、計算流體動力學(xué)仿真、采集電路設(shè)計、補償模型出發(fā),設(shè)計了一套高空濕度測量系統(tǒng)。1、介紹了全文設(shè)計思路,分析了高空濕度測量的影響因素并給出一類集成了蛇形加熱電阻的濕度傳感器,針對濕度測量有較大誤差的缺陷,設(shè)計了一種采用兩支濕度傳感器輪換測量和雙加熱方法。2、利用上述濕度傳感器,建立五種傳感器間距模型和四種飛行姿態(tài)模型。使用流體動力學(xué)仿真方法,通過分析溫度場的分布獲得最優(yōu)的傳感器間距,觀察傳感器的壁面剪切應(yīng)力大小確定最優(yōu)的飛行姿態(tài)角。利用瞬態(tài)分析,得出0到32km高空的加熱和冷卻時間,從而確定測量周期。仿真結(jié)果表明,最優(yōu)的間距為3.5-10rmm,傳感器飛行姿態(tài)中俯仰角為45°,在額定加熱功率下傳感器采用加熱時間為2s,冷卻時間為2min。3、通過對信號產(chǎn)生的原理分析,選擇了多諧震蕩電路作為信號的轉(zhuǎn)換電路,利用仿真數(shù)據(jù)對硬件和軟件設(shè)計提供參考,同時使用ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)便于數(shù)據(jù)的傳輸。結(jié)合現(xiàn)有實驗條件,對濕度采集和溫度的影響設(shè)計了實驗方案,得出改變溫度和濕度對電容的影響。在以最小化溫度影響為目的,采用分溫度段最小二乘擬合的方法,得出了標(biāo)準(zhǔn)濕度·測量濕度數(shù)據(jù)。4、為避免溫度等非線性因素對濕度測量產(chǎn)生的誤差,使用遺傳支持向機建立濕度傳感器的回歸模型,并將得到的預(yù)測數(shù)據(jù)與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)做對比,其中數(shù)據(jù)均來自于實驗。仿真得出：GA-SVM比BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更加適合濕度傳感器建模,在溫度為-50～250C的樣本下,該模型的預(yù)測值和環(huán)境濕度的誤差均在5%RH以內(nèi),同時對于測試集數(shù)據(jù)也能控制在較小的誤差說明模型泛化能力較強。
【圖文】：

熱濕度測量的原理逡逑感器兩端加熱電阻和濕敏電容焊盤可通過金絲鍵合的方式安裝在支架上，型ＰＣＢ相連起到固定作用，結(jié)構(gòu)如圖２．４。當(dāng)兩個傳感器的間距滿足一定要響。兩個濕度傳感器有四對引腳分別用于測量濕度和加熱，其交替處于加

圖２．５雙加熱方法示意圖逡逑檢測小電容的方法主要有電橋法、震蕩法、充／放點法、運算放大法，由于震簡單，輸出頻率信號易采集，靈敏度高，被廣泛使用。震蕩法由電阻、施密測濕度傳感器構(gòu)成，當(dāng)濕度傳感器的電容發(fā)生變化時，電路的時間常數(shù)�；遥�，，從而諧振回生，通過出的化規(guī)
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P414.81;TP212

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 彭韶華;黃慶安;秦明;張中平;;CMOS工藝兼容的單片集成濕度傳感器[J];半導(dǎo)體學(xué)報;2006年02期

2 郭鳳儀;郭長娜;王洋洋;;MPSO-SVM的壓力傳感器的非線性校正研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2012年02期

3 劉濤;王華;;傳感器非線性校正的遺傳支持向量機方法[J];電子測量與儀器學(xué)報;2011年01期

4 潘明華;文香穩(wěn);朱國力;;俯仰角組合測量系統(tǒng)的設(shè)計[J];光學(xué)精密工程;2011年03期

5 黃雨o

本文編號：2701189