[發明專利]一種濕度傳感器響應與恢復時間測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202110432200.4
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113109516B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 梁峻閣;黃宜明;丁書聰;顧曉峰
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 殷海霞

本發明涉及一種濕度傳感器響應與恢復時間測量裝置及方法，測量裝置包括外箱體、內箱體、濕度發生裝置及濕度補償裝置，內箱體內設置有驅動組件和測試支架，內箱體的側壁上開設有天窗，驅動組件帶動測試支架從天窗進出內箱體和外箱體；濕度發生裝置通過管路分別與內箱體和外箱體連通，在管路上設置控制開關的電磁閥，濕度補償裝置通過帶濕度補償的PI D算法輸出調制的PWM，調節電磁閥的開斷頻率，濕度補償裝置在測試支架進出內、外箱體時，對內、外箱體的濕度進行實時補償控制；在測量方法中，采用上述裝置完成測量后，還結合了響應時間補償公式，得到理想化的響應與恢復時間。

技術領域

本發明涉及傳感器檢測設備技術領域，尤其是指一種濕度傳感器響應與恢復時間測量裝置及方法。

背景技術

濕度傳感器是一種基于敏感元件將環境濕度信息轉化為電信號的檢測裝置，廣泛應用于工業生產、農業種植、醫療監控、食品貯藏等環節的濕度監控。隨著物聯網等產業的迅猛發展，濕度傳感器作為需求量最大的底層傳感元件之一，全球年消費量逐年攀升。響應與恢復時間是濕度傳感器的一項重要指標參數，在一些特殊應用領域，如醫療設備中的呼吸實時監測應用中，被檢測濕度通常快速變化，通常要求濕度傳感器的響應與恢復與恢復時間在5秒以內，因此為了檢驗生產的濕度傳感器響應與恢復時間是否達標，就必須精確測量濕度傳感器的響應與恢復時間。

濕度傳感器的響應與恢復時間定義為在一定溫度下，當相對濕度發生躍變一定量時，濕敏元件電參量達到穩態變化量的規定比例(常用63％和90％)所需的時間，也可稱為時間常數，它反映了濕度傳感器對于濕度變化時反應速度的快慢程度。隨著濕度傳感器研發技術的進步，部分商用濕度傳感器響應與恢復時間已低于8秒。傳統的溫濕度試驗箱因為內部空間較大，濕度控制裝置無法在極短的時間內完成箱內環境相對濕度的躍變，此外，還有手動將濕度傳感器迅速取出實現濕度躍變的響應與恢復時間測試方法，該方法操作過程難以統一且引入的噪聲會產生測量誤差。因此，自動、精確地測量濕度傳感器響應與恢復時間成為了研發和生產中亟需解決的問題。

現有的濕度傳感器響應與恢復時間測量的設備使用真空泵等裝置利用測試倉內外壓差作用，將濕度發生器產生的高濕度氣體迅速轉移到測試倉內，實現了濕度傳感器的響應與恢復時間測試。在這種測試方法中，測試倉內濕度的階躍是通過兩頭電磁閥控制的，由于低濕環境由真空泵運行后使測試倉真空干燥實現，因此該設備只能實現測試倉內低濕到高濕的階躍，即無法測量濕度傳感器的恢復時間，其次，濕度發生器產生的高濕氣體在壓力差下被吸入測試倉內時，水分子會被相應稀釋，測試倉內相對濕度會有一定程度的降低，沒有配置相關的補償算法功能，因此無法實現相應時間的精確測量。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中濕度傳感器響應與恢復時間測量裝置無法滿足響應時間測試的需求的問題，提供一種濕度傳感器響應與恢復時間測量裝置及方法，該裝置能夠提供標準化的濕度階躍變化，并且在濕度階躍變化的同時對濕度階躍變化的兩邊進行濕度補償；該方法能夠對濕度階躍變化時造成的誤差進行響應時間補償，從而能夠實現濕度傳感器響應與恢復時間的高精度、理想化的測量。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種濕度傳感器響應與恢復時間測量裝置，包括外箱體、內箱體、濕度發生裝置及濕度補償裝置，所述內箱體設置在外箱體內，所述內箱體內設置有驅動組件和用于放置待測傳感器的測試支架，所述內箱體的側壁上開設有天窗，所述驅動組件帶動測試支架從所述天窗進出所述內箱體和外箱體；所述濕度發生裝置通過管路分別與內箱體和外箱體連通，在所述管路上設置控制開關的電磁閥，所述濕度補償裝置通過帶濕度補償的PID算法輸出調制的PWM，調節電磁閥的開斷頻率，所述濕度補償裝置在測試支架進出內、外箱體時，對內、外箱體的濕度進行實時補償控制；所述內箱體和外箱體內均設置有濕度檢測傳感器，比較內、外箱體的所述濕度檢測傳感器的差值確定內、外箱體的濕度階躍。