基于单片机结合温湿度传感器的露天矿山监测试验

为满足对露天矿山温湿度的实时监测需求,以聚酰亚胺薄膜为原料,制备了一种温湿度传感器用复合薄膜,并基于该薄膜分别制备了温度传感器和湿度传感器。结合AVR单片机与所设计的温湿度传感器,设计实现了露天矿山监测系统。试验结果表明,所设计的温度传感器具有良好的线性和灵敏度,最大非线性误差2.5%,相关因子为0.998,灵敏度为0.0020℃,平均响应时间为50 s;所设计的湿度传感器具有良好的线性和灵敏度,且响应时间较快,平均响应时间为40 s,满足设计需求;所设计的露天矿山监测系统可实现远程露天矿山温湿度监测,具有响应速度快和体积小、功耗低的特点。

基于MEMS技术的集成压力-湿度传感器

设计了一种高灵敏度的集成压力和湿度传感单元的芯片。压力传感单元基于SOI和蛇形电阻结构。室温下,传感器在载压范围为3~129 kPa内灵敏度为0.026 mV/kPa,与有限元仿真基本吻合。传感器在25~120℃范围内的热灵敏度漂移为0.004‰FS/℃,热零点漂移为0.25%FS/℃。湿度传感单元采用的叉指电极和电容式结构,引入含氟PI作湿度敏感膜。设计Mo电阻加热结构加快传感器降湿过程,缩短降湿时间近32%。在10%~90%RH的湿度范围,含氟PI湿度传感器的灵敏度为0.121 pF/%RH,略低于无氟PI器件。含氟基团的引入,使得传感器的湿滞较无氟PI降低16%。“电容-湿度”曲线呈指数分布,相关系数R^(2)=0.996。测试结果发现,湿度传感单元和压力传感单元拥有良好的独立工作性能。

基于CsPbBr_(3)量子点的湿度传感器的制备及其在微裂纹检测中的应用

采用简单的溶液路线结合乙酰丙酮铁(AAI)改性技术,制备了分散性良好、尺寸均匀的钙钛矿型CsPbBr_(3)-Fe量子点(QDs),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及光致发光(PL)光谱对材料进行表征。并通过旋涂法构筑基于钙钛矿QDs的电阻式湿度传感器。湿敏特性测量结果表明:该湿度传感器在10%~100%的相对湿度(RH)的检测范围内具有良好的线性、快速响应特性;在70%RH时传感器的灵敏度为1.1,响应时间为33 s,恢复时间为38 s。此外,我们运用有限元方法模拟了管道微裂缝的泄漏行为,通过模拟不同流速、压力下的流速场和压力场分布,验证了利用湿度传感器检测泄漏点位置的可行性。

基于虚拟仪器的湿度传感器自动采集系统设计

利用虚拟仪器技术,结合LabVIEW程序开发环境,设计HMP155型湿度传感器(以下简称湿度传感器)的数据采集系统。系统包括传感器硬件连接与软件设计两部分,主要实现数据采集并画出数据曲线、湿度阈值报警和采集数据导入SQL数据库,能够解决湿度传感器在计量检定及校准过程中被检数据读取问题。

基于主元分析的温室物联网空气温湿度传感器故障诊断

针对温室物联网测控系统中空气温湿度传感器受恶劣环境影响易发生故障的问题,研究温室物联网测控系统中空气温湿度传感器的故障诊断,保障温室物联网测控系统整体工作的稳定可靠性,提出一种基于主元分析的空气温湿度传感器故障诊断方法。首先对空气温湿度传感器数据进行主元分析,通过监控平方预测误差统计量的变化实现传感器的故障检测;再针对检测出的空气温湿度传感器故障数据,利用加权后的平方预测误差统计量来计算传感器的累积贡献率,并将其作为传感器故障识别的指标,识别出现故障的空气温湿度传感器。利用空气温湿度传感器数据在不同故障条件下进行传感器故障诊断方法验证,验证结果表明:所提方法可用于温室物联网测控系统中空气温湿度传感器偏差故障和漂移故障的检测,偏差故障的检测效果要好于漂移故障,偏差故障综合检测率为100%,漂移故障综合检测率为51.25%;同时所提方法能够正确识别出故障传感器,有效提高温室物联网测控系统中空气温湿度传感器故障诊断结果的准确性。

可穿戴柔性湿度传感器开发及在人体呼吸模式检测中的应用

针对传统湿度传感器存在测量范围窄、响应时间长和稳定性差等问题,开发了一种基于石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))与TiO_(2)复合材料的聚酰亚胺(PI)基底电容式柔性湿度传感器。通过扫描电镜(SEM)分析了g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合材料的多孔结构和形态特性,并采用饱和盐溶液法对g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)柔性湿度传感器在不同湿度下的湿敏性能、湿滞特性、响应和恢复速率等进行测试。结果表明,g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)柔性湿度传感器具有相对湿度检测范围宽(0%~97%)、湿度迟滞低(1.48%)、响应时间短(3.5 s)等优势,可实现人体呼吸频率、呼吸强度以及比奥呼吸、潮式呼吸、睡眠暂缓呼吸等模式的检测。

基于无芯片RFID的低成本湿度传感器设计

设计一款低成本无芯片射频识别(RFID)传感器用于环境湿度监测具有重要意义。为此,将聚乙烯醇(PVA)薄膜用作湿度敏感材料,矩形基板的整体尺寸为18 mm×18 mm×0.5 mm,通过感湿原理和仿真分析,环境湿度的变化引起湿度敏感材料PVA介电常数的变化,进而影响整个传感器谐振频率偏移。仿真结果表明:所设计的湿度传感器相对湿度工作范围为21.9%~52.5%,对应传感器谐振频率范围为2.76~2.51 GHz,偏移总量达到250 MHz,最大相对湿度下平均灵敏度为23.08 MHz/%。所设计的湿度传感器具有小型化、结构简易和低成本等优点,可应用于各种目标环境的湿度监测。

基于聚酰亚胺的柔性湿度传感器制备及研究

文中以聚酰胺酸(PAA)为前驱体,通过热处理工艺可得聚酰亚胺(PI)薄膜,添加氧化石墨烯(GO)合成PI/GO复合薄膜及后续电极制备得到基于聚酰亚胺的平行板电容式柔性湿度传感器。在此基础上深入研究了叉指电极式和平行板式构型、PAA旋涂转速、PAA酰亚胺化温度、GO喷涂量对湿度传感器性能的影响,最终得到的湿度传感器具有良好重复性、快速的响应恢复时间,最大湿滞仅为3.8%RH,且具有优异的柔性性能,在可穿戴柔性电子器件领域具有广泛的应用前景。

基于RGO-TiO_(2)纳米材料的湿度传感器

采用水热合成法制备感湿材料并在印有微型叉指电极的表面分别涂覆二氧化钛(TiO_(2))和还原氧化石墨烯(RGO)-TiO_(2)纳米薄膜来构建湿敏元件,敏感材料的形貌和结构用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射仪(XRD)进行表征,测量薄膜各电学参数随湿度的变化,并分析其阻抗特性。结果表明:在室温下,加入0.2%RGO的TiO_(2)复合材料灵敏度高达0.135 MΩ/%RH,且湿滞相对较小,湿度传感器的响应时间为50 s、恢复时间为76 s。多次测量结果显示,传感器具有良好的重复性和稳定性。

基于SPR原理的D型镀银光纤湿度传感器

【目的】为了获得更高灵敏度的光纤湿度传感器,文章提出了一种基于SPR原理的D型镀银(Ag)湿度传感器。【方法】文章将氧化石墨烯(GO)涂敷在D型镀Ag光纤表面,由于GO具有吸水特性且吸水后有效折射率(RI)会发生变化,当满足一定条件时会激发表面等离子体共振(SPR)效应,因此可以用作湿度传感。为了使传感器获得最大SPR灵敏度,首先通过COMSOL Multiphysics软件对D型镀Ag光纤的结构进行建模,采用有限元分析法探究抛磨深度和Ag膜厚度对传感特性的影响,然后通过实验验证结构参数的有效性和合理性,最后在D型镀Ag光纤表面再涂覆一层GO薄膜探究其湿度检测的性能。【结果】仿真结果表明,最佳传感器结构为抛磨深度为58.4μm、Ag膜厚度为50 nm,其在环境RI范围为1.34~1.40时获得的最大波长灵敏度为5500 nm/RIU。在该参数的基础上通过实验验证RI传感特性,传感器获得了最大为3668 nm/RIU的波长灵敏度,基准值R平方值为0.98,具有良好的线性。再在表面涂敷GO薄膜后,相对湿度由30%变化至90%,获得了0.545 nm/%RH的湿度灵敏度,相对湿度升高和降低两种情况下的线性R平方值分别为0.9611和0.9711,重合度良好。【结论】仿真结果和实际实验的共振峰变化区间相同,说明了该传感器的有效性和合理性,GO隔绝了Ag膜与空气的接触,防止了氧化,将其吸水特性和金属薄膜SPR特性结合所获得的光纤湿度传感器显示出了较高的灵敏度,为高灵敏度的湿度传感器设计提供了一种思路。

氧化石墨烯薄膜电阻式湿度传感器研究

为研制一种高灵敏、快响应的湿度传感器,选用单层氧化石墨烯分散液为原料,将其滴涂于μm级宽度的电极沟道上,自然干燥成膜后,制得了基于氧化石墨烯薄膜的电阻式湿度传感器。研究了单层氧化石墨烯分散液浓度、电极沟道宽度这2个关键参数对传感器性能的影响规律并得出最优参数。最优传感器的响应时间和恢复时间都达到0.3 s左右,灵敏度最高达399%,相对湿度检测范围为5%~90%。使用最优传感器演示了对人体呼吸的监测和对人体手指的非接触式响应。

基于多孔氧化铝的高品质因数QCM湿度传感器的研究

石英晶体微天平(QCM)传感器以频率形式输出信号,具有成本低、响应快、灵敏度高等优点,因而使用多孔α-Al_(2)O_(3)作为湿敏材料来提高QCM传感器对湿度的检测灵敏度。基于QCM传感原理,通过COMSOL软件研究不同结构尺寸对传感器谐振频率、品质因数、导纳的影响,优化传感器的几何参数。探究传感器在一定湿度范围内的灵敏度和动态特性,实验结果表明,该传感器具有显著的湿度辨别能力,最大频率响应可达到13 kHz,灵敏度为155 Hz/(%RH),响应、恢复时间分别为20 s和8 s。因此,使用多孔α-Al_(2)O_(3)作为湿敏材料的QCM传感器在湿度检测方面具有一定的可靠性和准确性。

纳米金刚石基湿度传感器

湿度对生产生活具有重要的影响,在工业上需要对废气的湿度进行分析,在农业方面需要控制环境湿度使得植物更好地生长,在气象学上通过湿度值来预测天气,实现对湿度的实时监测具有重要意义。目前,主要是通过湿度传感器来监测湿度。现有的湿度传感器主要由纤维素、聚合物和金属氧化物等材料制成,然而这些传感器很难兼顾灵敏度高,稳定性好等优点。因此,需要寻找一种合适的材料制备出能兼顾这些优良性能的湿度传感器。基于此,制备了纳米金刚石基湿度传感器,该传感器具有高灵敏度(1.1×106%)和良好的稳定性。此外,将该纳米金刚石基湿度传感器应用于呼吸监测,能够对呼吸频率和呼吸流量进行实时分析。

基于直写打印的天线基湿度传感器研究

设计了一种侧馈矩形微带贴片天线用于湿度传感。通过HFSS仿真设计确定其2.4 GHz的工作频率及结构尺寸。对采用自行搭建的直写打印系统制备的微带贴片天线进行了湿度传感研究,在辐射贴片敏感区域上涂覆PDDA湿敏材料用于增强湿敏特性。结果表明,PDDA起到了关键的湿敏作用,直写打印获得的微波天线能够起到高湿报警并在中高湿的50%RH~90%RH范围内起到湿度传感作用。其灵敏度为250 kHz/%RH、线性度为0.95。

国六排放重型天然气发动机湿度传感器的应用

湿度传感器在发动机控制系统中已经得到广泛应用,进气湿度传感器作为国六天然气发动机各种性能的关键电控零部件,对天然气发动机控制系统有重要作用。探讨湿度传感器在天然气发动机上的应用,并在台架上进行验证。结果表明,通过湿度传感器有效地监测进气口的湿度,以便发动机控制器调整燃烧参数,可以使发动机实现良好的经济性和较低的排放。

基于光纤湿度传感器的湿度监测系统

尿不湿侧漏、回渗影响用户健康,通过肉眼观察尿显和触摸的监测手段具有明显的迟滞性。基于此设计了一种光纤湿度传感器的湿度监测系统实现尿不湿侧漏、回渗情况的监测,通过改进传感器减少压力对监测准确性的影响,使用COMSOL软件进行仿真实验。实验结果表明,压力为0~60 KN时,光纤湿度传感器波长未明显偏移,监测系统对压力不敏感;在相对湿度为10%RH~60%RH时,波长和相对湿度近乎呈线性分布,且重复性好,监测系统能够有效监测相对湿度的轻微波动。

HMP45D温湿度传感器的检定校准

本文介绍了HMP45D温湿度传感器的结构,铂电阻温度传感器和湿敏电容湿度传感器的工作原理,并通过实例分析具体介绍了HMP45D温湿度传感器的检定校准方法和经验。提出要不断的改善检定校准环境,完善检定校准方法,以保证气象仪器在使用中能够提供准确的测量数据。

融合RFID的无线湿度传感器节点设计研究

针对融合RFID的无线湿度传感器节点设计的需求,采用中芯国际0.18μm CMOS工艺设计并制造了一种集成湿度传感器节点。该传感器节点采用湿度传感器与其它标签电路集成设计,制造成本低。湿度传感器单元采用聚酰亚胺作为感湿材料,利用顶层金属层制作叉指结构电极,无需任何后处理工艺。整流电路采用自偏置结构降低了MOS开关管的有效导通电压,避免了高成本肖特基工艺的使用。接口电路基于锁相环原理,采用全数字电容-数字直接转换结构,能够工作在超低电源电压下。后期测试结果显示,该无源湿度传感器标签在常温下灵敏度为18.75 f F/%RH,最大回滞偏差7%,整体功耗约为4μW,在阅读器发射功率为2 W条件下,最大工作距离达到14 m。

国外湿度传感器的发展动态

2.电阻式温度传感器2.1陶瓷湿度传感器 这种传感器种类最多,使用时间也很长,它根据由于吸附水引起电导率增加这一原理来检测温度。近几年的各种研究已明确了电导率与湿度的关系。作为电阻型温度传感器材料,多孔陶瓷种类最多:当它的粒子表面吸附水时,粒子表面的电阻下降,

国外湿度传感器的发展动态

随着精密工业、电子工业、食品工业及纤维工业的发展,湿度的检测和湿度的控制也迅速发展。其中相对湿度与环境关系也很大,随着人民生活水平的提高,对这方面要求更为强烈。所以有必要开发优质的湿度传感器。然而,空气中含水分子很少,并且与水分子有关问题无论是在化学上还是在物理上都很复杂,所以湿度的测量要比温度难,湿度控制不仅用于空调(40—70％RH),其它应用也很广。