濕度是大氣探測領(lǐng)域中的一個重要研究參數(shù),也是氣象監(jiān)測和預(yù)報的基礎(chǔ)信息,其準(zhǔn)確性將直接影響到高空大氣情況分析和預(yù)報結(jié)果。傳統(tǒng)冷鏡式露點(diǎn)儀雖然精度高,但是價格昂貴,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而性能簡單、價格低廉的濕度傳感器并不能滿足氣象觀測中對精度的要求。因此,設(shè)計一款精度高、性能好、結(jié)構(gòu)簡單且價格適宜的濕度測量系統(tǒng)尤為重要。本文提出了一種基于實(shí)時操作系統(tǒng)的高空水汽探測系統(tǒng)設(shè)計方案,選用STM32F103作為系統(tǒng)主控芯片,采用微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)設(shè)計露點(diǎn)傳感器探頭,并使用高精度、低噪聲的數(shù)字電容轉(zhuǎn)換器AD7746采集MEMS電容值,結(jié)構(gòu)簡單且能保證系統(tǒng)精度要求。選用半導(dǎo)體制冷器進(jìn)行系統(tǒng)溫度控制模塊設(shè)計,針對傳統(tǒng)PID控制算法的參數(shù)自適應(yīng)能力有限及響應(yīng)速率較慢的問題,設(shè)計中采用基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制算法控制制冷器的輸出功率,提高參數(shù)自適應(yīng)能力及響應(yīng)速率,實(shí)現(xiàn)MEMS電容表面溫度的精確控制。采用高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7794測量兩路PT100鉑電阻溫度傳感器的電壓,通過數(shù)學(xué)計算實(shí)現(xiàn)待測環(huán)境的環(huán)境溫度及露點(diǎn)溫度的測量,最終利用Goff-Gratch公式進(jìn)行露點(diǎn)溫度和環(huán)境溫度與濕度間的轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)大氣濕度... 

【文章來源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１電阻型濕度傳感器結(jié)構(gòu)圖??１９５５年，美國Ｍａｒｔｉｎ?Ｐｏｐｅ研制成以聚苯乙烯磺酸離子交換樹脂為感濕材料的高分??

它以光電技術(shù)為袪礎(chǔ)，Ａ冇Ａ精度、Ａ準(zhǔn)確性，足豳點(diǎn)儀發(fā)Ｍ過程中的重耍研宂�，F(xiàn)如??今冷鏡式沲點(diǎn)儀的工作哚理都較為相似，通過將溫度傳感器與光電傳感器結(jié)合在起實(shí)??現(xiàn)褡點(diǎn)冇效檢測，其工作原理如圖１．４所示。冷鏡式崙點(diǎn)儀主要采用露點(diǎn)的光學(xué)冷凝原??理，，待測潮況氣體進(jìn)入設(shè)備露點(diǎn)檢測部分時，若鏡面的溫度高于此時環(huán)境中的露點(diǎn)溫??度，說明此時鏡面足Ｔ？燥的，露點(diǎn)儀中的檢露裝置發(fā)射的光源在鏡面上就全部反射。根??據(jù)接收到的光電ｍＨ，對鏡面進(jìn)行溫度控制，使其降溫至出現(xiàn)冷凝物，３檢測到冷凝物??后，對鏡面進(jìn)行加熱，使冷凝物再次蒸發(fā)，如此反復(fù)兒次，直至水蒸汽句水在鏡面上達(dá)??到熱力￥丫？衡狀態(tài)，此時的鏡面溫度就被作為被測氣體的露點(diǎn)溫度［２５］。??入射�。�?反則尤??????一／一？光電Ｒ．感器?一？光電Ｈ？換ｉｌｌ路一＞?中??飛???一?Ｓ??＼?／?ｒ＞?溫?”ｉ；ｆｔ?感器?一？?ａｄ?一＞?樅??＝＝＝＝＾．．Ｚ：＝＝ｚ?’?ｍ?Ｓ??ｔｒｕｆｔ］?？＜￣￣—Ｉ?＾?Ｋ－ｊ??｜?Ｍ?冷設(shè)?ｆｔ?￣｜?ｄｉ丨電路?器??Ｉ?＇?—?Ｉ????外部ｆｔ？逋示設(shè)備?＜?」??圖１．４冷靜式露點(diǎn)儀Ｔ作原理圖??在國內(nèi)，露點(diǎn)儀的相關(guān)研宄起步較晚，由于工藝技術(shù)等條件的限制，早期研制出的??露點(diǎn)儀在精度、可靠性等方面與國外的產(chǎn)品存在較大差距。１９９５年

?■?ｒ??，｜瞬：??－乂．：?■：抑，＇??圖１．３露點(diǎn)Ｒ產(chǎn)品實(shí)物圖??其中，冷鏡式露點(diǎn)儀是主要的露點(diǎn)儀產(chǎn)品，是濕度量值傳遞和國際對比標(biāo)準(zhǔn)儀器。??它以光電技術(shù)為袪礎(chǔ)，Ａ冇Ａ精度、Ａ準(zhǔn)確性，足豳點(diǎn)儀發(fā)Ｍ過程中的重耍研宂。現(xiàn)如??今冷鏡式沲點(diǎn)儀的工作哚理都較為相似，通過將溫度傳感器與光電傳感器結(jié)合在起實(shí)??現(xiàn)褡點(diǎn)冇效檢測，其工作原理如圖１．４所示。冷鏡式崙點(diǎn)儀主要采用露點(diǎn)的光學(xué)冷凝原??理，，待測潮況氣體進(jìn)入設(shè)備露點(diǎn)檢測部分時，若鏡面的溫度高于此時環(huán)境中的露點(diǎn)溫??度，說明此時鏡面足Ｔ？燥的，露點(diǎn)儀中的檢露裝置發(fā)射的光源在鏡面上就全部反射。根??據(jù)接收到的光電ｍＨ


本文編號：2946622