[发明专利]一种适用于基于HS1101的智能湿度传感系统的相对湿度拟合方法

说明书

本发明涉及一种适用于基于HS1101的智能湿度传感系统的相对湿度拟合方法，分别对湿敏电容值和相对湿度值进行拟合，使所测得的量可用于相对湿度监测。通过对各种误差源和输出量的关系进行严密的数学分析，给出了该方法在理论上的可行性。并通过搭建实际智能湿度传感器系统对该拟合方法进行验证，所测得的相对湿度误差与当前前沿相对湿度标定仪器基本一致，证明该拟合方法在实践中的可行性。

技术领域

本发明涉及环境监测领域，特别是一种适用于基于HS1101的智能湿度传感系统的相对湿度拟合方法。

背景技术

随着社会经济的发展和物联网技术的普及，人们日益关注日常生活舒适指标和环境监测。相对湿度是用于恒量当前空气中的湿度与同等气压和温度下饱和湿度的比值，被用来表征环境状况的一种物理量。

在烟草公司中烟草原料保存，文物保存环境，以及易腐食物和生活环境监测中，相对湿度都是不可或缺的指标。近年来天气预报等节目已将相对湿度预测和温度、晴雨状况列为正常报道指标。

相对湿度是一个多元变量指标，其变化与气压，温度以及湿度密切相关，因此，想要精确测量相对湿度非常困难，特别是拟合的精度和分析过程更是与感湿器件灵敏度以及分析手段的优劣相关。然而，国内外关于相对湿度传感器的研发和智能相对湿度系统的相对湿度拟合方法和误差源分析的报道还非常少。国外关于湿度传感器的研发工作比较成熟的有代尔夫特理工大学Zhichao Tan 2013年10月在《IEEE Journal of Solid-stateCircuits》发表了一篇关于CMOS的湿度传感器，能够对30％-80％的相对湿度范围进行测量，相对湿度分辨率为0.05％。但未对误差源和拟合方法进行严格数学证明。国内目前关于相对湿度传感器的研发和国外前沿技术还存在一定的距离。2006年东南大学彭韶华研发了一款叉指状结构的湿度传感器，测湿量程为15％RH-95％RH，但是其相对湿度值与电容并非线性关系，因此，拟合时不可避免带来严重的误差和片上微处理器拟合因难。2018年，电子科技大学陈卢研发了一款聚酰亚胺材料的温湿度传感器，但侧重于温度和电学量分析，并未对相对湿度指标定量分析。目前，业界一般均采用已生产的湿度传感器产品直接用于系统中。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种适用于基于HS1101的智能湿度传感系统的相对湿度拟合方法，拟合方法简单，适用于微处理器控制系统。

本发明采用以下方案实现：一种适用于基于HS1101的智能湿度传感系统的相对湿度拟合方法，针对HS1101相对湿度传感器作为前端湿度传感器件并采用RH001 CDC电容转换器作为模数转换器搭建智能湿度传感器系统，对该智能湿度传感器系统的测出的相对湿度进行拟合，其拟合过程包括以下步骤：

步骤S1：由智能湿度传感器系统得到所要测量的湿敏电容值为：

C_sensor＝βC_refD_out+βC_off；

式中，C_sensor是所要测量的湿敏电容值，β、C_ref和C_off分别为RH001 CDC电容转换器变相缩放过程用于缩放的倍数、CDC芯片工作时用的参考电容和消除起步电容值，D_out为RH001 CDC电容转换器的输出量；

步骤S2：利用下式的反函数得出相对湿度：

C(pF)＝180·(1.25·10^-7RH³-1.36·10^-5·RH²+2.19·10^-3RH+0.9)；

式中，C(pF)即为湿敏电容值C_sensor:，RH为相对湿度；