[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

摘要

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。

主权项

1.一种适用于基于HS1101的智能湿度传感系统的相对湿度拟合方法，其特征在于，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；步骤S3：引入误差Δβ，ΔC_ref和ΔC_off；其中，Δβ为由β引起的误差，ΔC_ref为由C_ref引起的误差，ΔC_off为由C_off引起的误差；将实际测量到的电容值方程式变为下式：C_{sensor,measured}＝[D_out(C_ref+ΔC_ref)+C_off+ΔC_off]·(β+Δβ)；记实际电容值为C_sensor与测量到的电容C_{sensor,measrued}之差为ΔC_sensor，则有公式：ΔC_sensor＝C_{sensor,measured}‑C_sensor；进一步将其表示为：ΔC_sensor＝β·D_out·ΔC_ref+β·ΔC_off+D_out·C_ref·Δβ+C_off·Δβ；步骤S4：将误差量归一为由D_out来表征，得到：式中，Δε(D_out)表示误差量微分；步骤S4：将校准后的电容值输出量通过下式得到：C_sensor＝kD_out+b+∫Δε(D_out)dD_out；式中，kD_out+b表示D_out的线性拟合；步骤S5：将相对湿度与湿敏电容的关系简化为线性关系加上高阶无穷小量，得到：RH(C_sensor)＝k'C_sensor+b'+δ(C_sensor)；其中，δ(C_sensor)表示高阶无穷小量，k'C_sensor+b'表示C_sensor的线性拟合；进而得到：RH(D_out)＝k'kD_out+k'b+b'+k'∫Δε(D_out)dD_out+δ(D_out)；即相对湿度RH(D_out)是关于D_out的线性关系加上由于工艺偏差和为简化分析而对反函数线性替代必须补偿的高阶无穷小量。