微型湿度传感器和湿度测量方法与流程

    专利查询2026-10-01  5


    本申请涉及传感器,特别是涉及一种微型湿度传感器和湿度测量方法。


    背景技术:

    1、湿度测量方法多种多样,其中干湿球温度法是一种比较常见的方法,利用干湿球温度差来测量空气湿度。

    2、现有技术中,有人提出利用纤维素代替细纱布,作为湿球温度计的湿球材料,配合热电偶技术,干湿球湿度传感器可以实现高精度的湿度测量,误差约在0.99rh以内,且能够在多种通风速度(从0.1 m/s到10.6 m/s)下保持稳定的测量性能,但是传感器的结构复杂且体积较大,无法满足某些精密控制场合的需求。


    技术实现思路

    1、基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种结构紧凑,能满足精密控制场合需求的微型湿度传感器和湿度测量方法。

    2、第一方面,本申请提供了一种微型湿度传感器,该微型湿度传感器包括:

    3、压电泵结构,压电泵结构包括进气口、压电双晶片、空腔、出气口;空腔的顶部和底部均设置有缺口,进气口与空腔的底部缺口连接,出气口与空腔的顶部缺口连接,进气口和出气口为具有预设长度的通风管;压电双晶片位于空腔内部,与进气口的距离为预设距离,用于将待测气体从进气口中泵入空腔中,从出气口中排出;湿球温度计,湿球温度计位于出气口内侧,用于测量湿端温度;干球温度计,干球温度计位于出气口中远离湿球温度计的另一侧,用于测量干端温度;控制器,控制器与湿球温度计和干球温度计均连接,控制器用于根据干端温度和湿端温度的温度差确定湿度信息。

    4、在其中一个实施例中,微型湿度传感器还包括储水装置,储水装置与出气口连接,位于湿球温度计所在的一侧,用于为湿球温度计提供湿润环境。

    5、在其中一个实施例中,微型湿度传感器还包括毛细孔阵列,毛细孔阵列与储水装置和湿球温度计均连接,用于将储水装置中的液态水引入,为湿球温度计提供湿润环境。

    6、在其中一个实施例中,湿球温度计为铂电阻温度计。

    7、在其中一个实施例中,干球温度计为铂电阻温度计。

    8、在其中一个实施例中,控制器还与压电双晶片连接,控制器用于控制压电双晶片的驱动电压,以在出气口形成可控气流。

    9、第二方面,本公开实施例提供一种微型湿度传感器的湿度测量方法,应用于上述第一方面任一项微型湿度传感器,该方法包括:

    10、控制器控制压电双晶片的驱动电压,以将待测气体从进气口中泵入空腔中,在出气口形成可控气流;控制器获取湿球温度计的湿端温度和干球温度计的干端温度,并根据干端温度与湿端温度的温度差确定湿度信息。

    11、在其中一个实施例中,根据湿端温度与干端温度的温度差确定湿度包括:根据干端温度与湿端温度的温度差确定水气分压;根据水气分压确定湿度信息。

    12、在其中一个实施例中,根据干端温度与湿端温度的温度差确定水气分压,包括:根据水的饱和蒸气压与第一参数之差确定水气分压,第一参数根据温度差与大气压力的乘积确定。

    13、在其中一个实施例中,湿度信息包括相对湿度,根据水气分压确定湿度信息,包括:根据水气分压与水的饱和蒸气压的比值确定相对湿度。

    14、上述微型湿度传感器和湿度测量方法,该微型湿度传感器包括:压电泵结构,压电泵结构包括进气口、压电双晶片、空腔、出气口;空腔的顶部和底部均设置有缺口,进气口与空腔的底部缺口连接,出气口与空腔的顶部缺口连接,进气口和出气口为具有预设长度的通风管;压电双晶片位于空腔内部,与进气口的距离为预设距离,用于将待测气体从进气口中泵入空腔中,从出气口中排出;湿球温度计,湿球温度计位于出气口内侧,用于测量湿端温度;干球温度计,干球温度计位于出气口中远离湿球温度计的另一侧,用于测量干端温度;控制器,控制器与湿球温度计和干球温度计均连接,控制器用于根据干端温度和湿端温度的温度差确定湿度信息。在基于干湿球温度法测量时,干湿球必须处于恒定的通风条件下,本申请将干球温度计和湿球温度计分别设置于出气口内,通过压电双晶片将待测气体泵入空腔中,并从出气口排出,这样为湿球温度计和干球温度计提供了稳定的风场,可以准确测量出待测气体的湿度,并且由于压电双晶片体积较小,整个湿度传感器结构紧凑,可以满足精密控制场合的需求。



    技术特征:

    1.一种微型湿度传感器,其特征在于,所述微型湿度传感器包括:

    2.根据权利要求1所述的微型湿度传感器,其特征在于,所述微型湿度传感器还包括储水装置(8),所述储水装置(8)与所述出气口(4)连接,位于所述湿球温度计(5)所在的一侧,用于为所述湿球温度计(5)提供湿润环境。

    3.根据权利要求2所述的微型湿度传感器,其特征在于,所述微型湿度传感器还包括毛细孔阵列(9),所述毛细孔阵列(9)与所述储水装置(8)和所述湿球温度计(5)均连接,用于将所述储水装置(8)中的液态水引入,为所述湿球温度计(5)提供湿润环境。

    4.根据权利要求1所述的微型湿度传感器,其特征在于,所述湿球温度计(5)为铂电阻温度计。

    5.根据权利要求1所述的微型湿度传感器,其特征在于,所述干球温度计(6)为铂电阻温度计。

    6.根据权利要求5所述的微型湿度传感器,其特征在于,所述控制器(7)还与所述压电双晶片(2)连接,所述控制器(7)用于控制所述压电双晶片(2)的驱动电压,以在所述出气口(4)形成可控气流。

    7.一种微型湿度传感器的湿度测量方法,应用于如权利要求1-6任一项所述微型湿度传感器,其特征在于,所述方法包括:

    8.根据权利要求7所述的湿度测量方法,其特征在于,所述根据所述湿端温度与所述干端温度的温度差确定湿度包括:

    9.根据权利要求8所述的湿度测量方法,其特征在于,所述根据所述干端温度与所述湿端温度的温度差确定水气分压,包括:

    10.根据权利要求8所述的湿度测量方法,其特征在于,所述湿度信息包括相对湿度,所述根据所述水气分压确定所述湿度信息,包括:


    技术总结
    本申请涉及一种微型湿度传感器和湿度测量方法。该微型湿度传感器包括:压电泵结构,包括进气口、压电双晶片、空腔、出气口;空腔的顶部和底部均设置有缺口,进气口与空腔的底部缺口连接,出气口与空腔的顶部缺口连接,进气口和出气口为具有预设长度的通风管;压电双晶片位于空腔内部,与进气口的距离为预设距离,用于将待测气体从进气口中泵入空腔中,从出气口中排出;湿球温度计位于出气口内侧,用于测量湿端温度;干球温度计位于出气口中远离湿球温度计的另一侧,用于测量干端温度;控制器与湿球温度计和干球温度计均连接,用于根据干端温度和湿端温度的温度差确定湿度信息,上述微型湿度传感器结构简单紧凑,可以满足精密控制场合的需求。

    技术研发人员:魏宇鹏,田兵,陈小瓦,梁水康,覃智贤,张鸣,韩胜国,孙铁鹏,王纪东,吕前程,何哲,董飞龙,赵雅茜,林跃欢,云昌盛,张伟勋,刘仲,骆柏锋,王志明,尹旭,谭泽杰,刘胜荣,张佳明
    受保护的技术使用者:南方电网数字电网研究院股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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