電容式濕度傳感器測試方法與測試系統(tǒng)研究.pdf

1、濕度傳感器已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到廣泛應用。該課題是針對目前影響濕度傳感器產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量的產(chǎn)品批量檢測問題而提出的，目的是解決濕度傳感器的高精度測試問題，減少測量誤差，提高工效，降低生產(chǎn)成本，增強國產(chǎn)濕度傳感器的競爭力。本論文從測量方法及系統(tǒng)設(shè)計兩方面對電容式濕度傳感器測試系統(tǒng)進行了深入研究，測試系統(tǒng)的對象主要是目前得到廣泛應用的高分子電容式濕度傳感器。文中對測量方法、誤差修正技術(shù)、過采樣技術(shù)及數(shù)字濾波技術(shù)等測試系統(tǒng)的幾個關(guān)鍵技術(shù)進行了理論分

2、析、仿真驗證和應用設(shè)計，解決了電容式濕度傳感器測試系統(tǒng)理論和設(shè)計上的難題。該文主要完成了以下幾方面的工作： 1.離散化的復數(shù)電壓測量法及其數(shù)學模型的建立。進行了離散化的復數(shù)電壓測量法的理論分析，建立了數(shù)學模型，并對以數(shù)字離散化方式完成測量進行了數(shù)學分析，給出了離散化參數(shù)。 2.離散化的復數(shù)電壓測量誤差跟蹤修正技術(shù)。對復數(shù)電壓測量的主要測量誤差源進行了分析，提出了誤差修正的數(shù)學方法，并建立測量誤差跟蹤修正數(shù)學模型。

3、 3.諧波分析測量法。將傅立葉變換應用于測試系統(tǒng)中，采用傅立葉變換完成了從測量數(shù)據(jù)中提取信號的工作，并有效地將干擾噪聲從測量數(shù)據(jù)中分離出來。 4.數(shù)字濾波技術(shù)的理論分析和應用設(shè)計。將經(jīng)典數(shù)字濾波技術(shù)應用于測試系統(tǒng)中，完成了IIR數(shù)字低通濾波器設(shè)計。將小波分析理論應用于測試系統(tǒng)中，進行了小波濾波器設(shè)計。 5.正弦波信號源頻譜及失真度的理論分析。對作為激勵信號施加到被測傳感器上的正弦波信號的頻譜及失真度進行了理論分析，為正弦

4、波信號發(fā)生電路的D/A字長、每波輸出點數(shù)及運算放大器的確定提供依據(jù)。 6.采用過采樣技術(shù)提高測量精度和抗干擾能力。由于進行數(shù)據(jù)采集時可能引入多種噪聲，并且測試系統(tǒng)采用的DSP芯片的A/D是10位，不能滿足測試系統(tǒng)高精度測量的需要，所以在進行測控軟件設(shè)計時，充分利用DSPA/D轉(zhuǎn)換速度快的優(yōu)點，用過采樣技術(shù)有效地提高了測量分辨力和抗干擾能力。 7.測試系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。在基于DSP的測試系統(tǒng)中，硬件電路以DSP器件為核心器

5、件，選用D/A器件產(chǎn)生測試所需的正弦波，利用DSP器件內(nèi)置A/D實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集工作，采用多路模擬電子開關(guān)進行多通道傳感器的選擇，測試系統(tǒng)的通訊接口采用了USB1.1協(xié)議的接口器件，利用廠商提供的軟件包完成了固件開發(fā)工作。 8.虛擬面板及數(shù)據(jù)處理軟件設(shè)計。虛擬監(jiān)控面板提供了系統(tǒng)與用戶的人機界面，并可進行數(shù)據(jù)處理，對下位機進行實時監(jiān)控；數(shù)據(jù)處理軟件可以實現(xiàn)傳感器性能參數(shù)的顯示、分檔、存儲、打印和數(shù)據(jù)庫管理的工作。 該課題所