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　　目前，電子濕度傳感器在測量范圍和長期可靠性方面還不完善，對于氣象和工業(yè)應(yīng)用的濕度測量，干濕球測濕的方法仍然是應(yīng)用的主流技術(shù)。
　　
　　干濕球測濕原理是：用一只溫度傳感器檢測空氣溫度（干球溫度），用另一只相同的傳感器檢測被蒸餾水浸濕的面紗套內(nèi)的溫度（濕球溫度），通過計算或查表計算出相對濕度。
　　
　　對于常規(guī)應(yīng)用的濕度測量或計量來說，其性能指標(biāo)為測量范圍:10%RH～RH；zui大允許誤差：±3%RH。所需對應(yīng)的溫度測量指標(biāo)：（1）測量范圍:-50℃～+50℃，zui大允許誤差：±0.50℃；（2）時間常數(shù)：10s；（3）通風(fēng)速度：3m/s～5m/s[1]。
　　
　　根據(jù)這個指標(biāo)和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計了一個電動式干濕球濕度計。
　　
　　1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
　　
　　電動式干濕球溫度計一般須配置[2]：溫度傳感器兩只（采用AD590）、通風(fēng)裝置、上水裝置。
　　
　　為使系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計要求，需盡量保證干濕球測濕時，濕度的數(shù)值盡量只與干濕球溫度有關(guān)（或加測試補(bǔ)償）；而且，需使系統(tǒng)具有一定的實(shí)用性（常規(guī)實(shí)驗(yàn)室、測試間測量或計量使用）。本文參照QX/T25-2004，并對比了幾種實(shí)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
　　
　?。?）機(jī)械通風(fēng)式濕度測量儀由核心控制、電源、溫度傳感器、大氣壓傳感器、水盒、風(fēng)扇和由機(jī)箱構(gòu)成的通風(fēng)道幾部分構(gòu)成[3]。
　　
　?。?）Pt電阻電動通風(fēng)式。
　　
　　（3）由于AD590K體積較小，便于實(shí)現(xiàn)小型化，因此采用AD590K。本文借鑒了前兩個實(shí)物，設(shè)計了如圖1所示的結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是可拆卸、易安裝，并可保存數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　
　　2電路系統(tǒng)設(shè)計
　　
　　2.1傳感器的選擇
　　
　　目前氣象和專業(yè)測濕應(yīng)用，建議采用Pt100或Pt1000電阻。如前所述，AD590可以把體積做小，便于改進(jìn)結(jié)構(gòu)及工業(yè)應(yīng)用推廣，因此本文采用了AD590。但標(biāo)準(zhǔn)建議，干球和濕球溫度傳感器在同一臺干濕表傳感器中，在5℃～50℃范圍內(nèi)配對偏差不大于0.05℃[2]，所以采用AD590，需要性能好的如AD590K、AD590L或AD590M，并做比較測試，也可通過軟件補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的完善。本系統(tǒng)采用了AD590K。
　　
　　2.2測濕前端電路設(shè)計
　　
　　采用差動測溫度差并考慮校正電路（25℃?zhèn)鞲衅餍Ｕ?、放大增益、零點(diǎn)校正、干球和濕球溫度傳感器對比修正），進(jìn)行測濕系統(tǒng)設(shè)計。
　　
　　系統(tǒng)框圖如圖2所示。其中前端放大采用了AD623差動放大器，其電路原理圖如圖3所示。其中一路測量干濕球的溫度差（由于采用差動，其動態(tài)范圍加大），另外通過軟件選擇單路測量又可獨(dú)立測量干球溫度（或濕球溫度）。這樣不但提供了精度相對較高的干濕球溫度差和單獨(dú)的干濕球溫度，還便于軟件校正、濾波等。　　
　　2.3處理器選擇及供電電路設(shè)計
　　
　　系統(tǒng)采用AD公司的2008新產(chǎn)品基于ARM的模擬控制芯片ADUC7060為處理器。其速度快、采樣精度高、使用溫度范圍寬、價格便宜，是一個性價比較高的數(shù)據(jù)采集控制芯片。
　　
　　其特點(diǎn)是CPU內(nèi)核采用“ARM7TDMI”，工作頻率zui大為10.24MHz，內(nèi)置32KB的閃存及4KB的SRAM，A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速度為8k樣本/s，電源電壓為＋2.5V。在CPU內(nèi)核工作頻率為10.24MHz，利用兩個A/D轉(zhuǎn)換器時，功耗為25mW。
　　
　　由于其系統(tǒng)電壓為2.5V，而串口MAX3232等外設(shè)的電壓為3.3V，AD590等的工作電壓為5V，因此系統(tǒng)采用了如圖4所示的供電電路。
　　
　　其中2.5V分模擬和數(shù)字兩路供電，這是模擬控制器常見的保證精度和抗干擾的一種重要手段。處理器的zui小系統(tǒng)如圖5所示。

　　
　　2.4其他電路設(shè)計
　　
　　本文還采用串口接口電路、LED顯示電路（以及可選的氣壓測試電路、電機(jī)速度測量和控制電路）來提高系統(tǒng)的性能。圖6所示為串口電路。

　　
　　3濕度的計算
　　
　　3.1利用公式進(jìn)行濕度計算
　　
　　這種方法適用于精度較高的場合。在濕度測量中，采用以下方法進(jìn)行計算[4]。
　　
　　相對濕度：

　　
　　e′w是在氣壓為p、濕球溫度為tw時相對于水面的飽和水汽壓，e′i是在氣壓為p、濕球溫度為ti時相對于冰面的飽和水汽壓，
　　
　　參照的阿斯曼干濕表的計算式可表示為：
　　
　　水：　　
　　3.2利用擬合和近似方法進(jìn)行計算
　　
　　這種方法適用于精度要求一般的場合。
　　
　　可以上節(jié)的公式分析，實(shí)際上，濕度的大小主要由干球溫度、干濕球溫度之差（或濕球溫度）來確定。如zui簡單的查表法，就是zui常見的經(jīng)典方法。
　　
　?。?）可以采用多元線形擬合的方法來實(shí)現(xiàn)。如先考慮標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，就只需把上面的公式的指數(shù)用級數(shù)展開，依次代入略去高次項(xiàng)就可。對于一般的大氣壓，把大氣壓表示為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓與偏差之差，再展開就可得到。
　　
　?。?）采用通過對濕度、干球溫度、干濕球溫差三者關(guān)系的分析，將曲面問題轉(zhuǎn)化成曲線問題的計算方法來計算[5]。

　　
　　如需提高精度，可以根據(jù)溫度T分段處理來實(shí)現(xiàn)。
　　
　　由于AD590具有可以測量點(diǎn)溫、不受測量線長度的影響、穩(wěn)定性較好、產(chǎn)品防護(hù)等級高等優(yōu)點(diǎn)，因此采用它做為電動式干濕球濕度計的溫度傳感器；另外本文采用了ADUC7060微處理器，依據(jù)它設(shè)計了測量電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計，并經(jīng)驗(yàn)證。
　　
　　實(shí)驗(yàn)證明，本文的設(shè)計方法具有一定的借鑒意義。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　
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　　[3]王成，喬曉軍，張云鶴，等.機(jī)械通風(fēng)式干濕球濕度傳感器測量誤差分析[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，2008，18（1）：79-81.
　　
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