高精度环境温度、相对湿度测量仪的研制

实验得出相对湿度（RH）与振荡电路的输出频率（f）在环境温度为25℃时的关系曲线，如图3所示。表1给出了该关系曲线上的10个点的数据。从图3可以看出，相对湿度在20% RH—80%RH范围内线性度较好，两端的线性较差。

显然，振荡频率随环境相对湿度变化是非线性的，并且受环境温度的影响很大。采用软件的方法进行温度补偿和线性化处理，能够实现高精度地测量相对湿度。

相对湿度测量的程序流程如图4所示。振荡频率的测量是由应用软件系统的时间中断服务程序完成的，它总是把当前的频率值保存在AduC812单片机的片内数据RAM中。具体的相对湿度测量方法如下：

测量程序首先直接读取当前的频率值（f），接着测量环境温度T，然后对频率值（f）进行温度补偿，温度补偿后的频率值fT = f +(25－T) ·Δf RH0· (fRH/fRH0)；最后对频率fT进行线性化处理，计算出环境的相对湿度，结束一次测量过程。

为了便于软件线性化处理，我们把图3 所示的关系曲线上的10个点的相邻两点用直线连接，形成一条新的曲线，该曲线与实际曲线几乎重合在一起。采用该曲线进行软件线性化处理，产生的非线性误差不影响相对湿度的测量精度。该曲线与Δf RH0、fRH0存储在ADuC812单片机的片内数据EEPROM中，用于振荡频率（f）的温度补偿与线性化处理。

在上述相对湿度测量方法中，Δf RH0、fRH0参数和用于软件线性化处理的曲线是影响相对湿度测量精度的主要因素，适当地调整可校正相对湿度测量的精度。 具体方法是：

在环境的相对湿度为0%RH时进入本仪表的相对湿度测量精度的校正服务子程序，改变环境温度，服务子程序自动完成相对湿度测量精度的校准。为保证校准精度，环境温度应在25℃左右变化，并且变化的范围尽可能大一些。在相对湿度测量精度的校正之前，必须先进行温度测量精度的校正，因为相对湿度测量精度的校正的精确依赖于仪表测量环境温度的准确度。其原理类似于环境温度的校准。

仪表在出厂前或使用中相对湿度测量精度均采用上述方法进行校正。经过校正，相对湿度的测量精度在20% RH—80%RH范围可达1% RH以上，在0% RH—100%RH范围可达2% RH以上。相对湿度的分辨力为0.1℅RH。

3 结束语

本文提出的实现温度和相对湿度测量精度校正的软件方法，具有实现简单，调整方便，在同类仪表的开发中具有广阔的应用前景，特别适合于在工业加工的精密测试中心以及对加工材料的存放有较高要求的环境中使用，还可以应用于居住环境的监测。

实验结果表明：通过采用软件的方法对影响温度和相对湿度测量精度的参数的精确校正，可以实现对温度、相对湿度测量的高精度测量，而且校正方便。

本仪表经过近一年的使用，性能稳定可靠，测量精度高，智能化程度高，使用简便，性能价格比高，受到了用户的普遍欢迎。(end)