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一种基于STM32微控制器的电阻型湿度传感器校准系统设计 被引量:1
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作者 张鹏 殷家璇 +1 位作者 陶佰睿 李会 《传感技术学报》 北大核心 2025年第1期75-81,共7页
提出了一种基于STM32微控制器的电阻型湿度传感器校准系统,旨在提高传感器的工作性能,特别是要减少因湿滞和温度噪声等带来的误差。主要包括基于PID(比例微分积分)算法与PWM(脉宽调制)控制的饱和盐溶液相对湿度参考标准测试环境,干湿球... 提出了一种基于STM32微控制器的电阻型湿度传感器校准系统,旨在提高传感器的工作性能,特别是要减少因湿滞和温度噪声等带来的误差。主要包括基于PID(比例微分积分)算法与PWM(脉宽调制)控制的饱和盐溶液相对湿度参考标准测试环境,干湿球温度计湿度辅助测试定标系统,以及Buck(降压斩波)开关电源和LDO(低压差线性稳压)电路组成的电源电路、恒温电路、气压检测电路、电机驱动电路和输出显示电路等模块的软硬件设计。最后自制GO/ZnO/PCF(氧化石墨烯/氧化锌/植物纤维素薄膜)电阻型湿度传感器,把该电阻型湿度传感器放置在各相对湿度参考标准测试环境中实时记录传感器输出电阻值并对其进行校准测试,经多轮试验和数据处理,运用二分查找算法获取该传感器对应湿度数据。研究结果表明,所设计的校准系统可以将湿度传感器误差控制在±2%RH内,并在标准湿度测试环境中实现10 s内达到90%的稳定响应。此外,经过误差校准后,传感器恢复至新的稳定状态所需的时间不超过30 s。该校准系统具有低成本、简便操作和便携性等显著优势,具有重要的实用价值。 展开更多
关键词 湿度传感器 校准实验箱 嵌入式系统 PID
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探空湿度传感器太阳辐射误差理论修正与实验验证
2
作者 张加宏 沙秩生 +2 位作者 王立 刘清惓 李敏 《传感技术学报》 北大核心 2025年第7期1182-1189,共8页
为了修正太阳辐射对探空湿度测量的影响,首先分析研究了太阳辐射引起湿度测量误差的机理,然后采用计算流体动力学方法(CFD,Computational Fluid Dynamics)进行仿真模拟,并设计与构建了硬件电路和实验验证平台。计算流体动力学仿真结果表... 为了修正太阳辐射对探空湿度测量的影响,首先分析研究了太阳辐射引起湿度测量误差的机理,然后采用计算流体动力学方法(CFD,Computational Fluid Dynamics)进行仿真模拟,并设计与构建了硬件电路和实验验证平台。计算流体动力学仿真结果表明:海拔高度、太阳辐射强度以及太阳高度角等三个因素对湿敏电阻的升温量产生正相关影响,升温量可达5℃,引起的湿度测量相对误差约20%。实验测试发现太阳辐射导致湿度测量出现偏干误差,且温度升温量越大、湿度测量的太阳辐射偏干误差越显著,这与理论计算结果一致,表明CFD理论模拟可以用于探空湿度测量太阳辐射误差修正。 展开更多
关键词 太阳辐射 计算流体动力学 探空湿度传感器 误差修正
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基于线性和非线性回归算法的湿度传感器校准研究
3
作者 张鹏 殷家璇 陶佰睿 《传感技术学报》 北大核心 2025年第3期421-425,共5页
电阻型湿度传感器在环境监测、农业、工业及家庭应用等领域具有广泛的潜力。由于制造过程、材料特性及环境因素等多重影响,传感器输出数据可能存在误差。提出运用线性回归和非线性回归算法对电阻型湿度传感器进行精确校准,以提升测量结... 电阻型湿度传感器在环境监测、农业、工业及家庭应用等领域具有广泛的潜力。由于制造过程、材料特性及环境因素等多重影响,传感器输出数据可能存在误差。提出运用线性回归和非线性回归算法对电阻型湿度传感器进行精确校准,以提升测量结果的准确性和可靠性。为验证所提方法的有效性,设计并实施一系列校准试验。结果表明,采用这些算法可以显著提高测量精度,并适用于各种类型的电阻型湿度传感器。这为传感器性能优化和误差校正提供了有效方法,有助于推动其技术发展与应用。 展开更多
关键词 湿度传感器 校准算法 线性回归 非线性回归
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基于CS-PVP K30复合物薄膜基的QCM湿度传感器
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作者 王艳 陶金 +4 位作者 罗健 陈思毅 彭宏 王云霄 尹泽宇 《压电与声光》 北大核心 2025年第1期190-195,共6页
石英晶体微天平(QCM)作为纳克级精度传感器,通过在敏感区添加湿敏材料,能够在气相条件下高精度检测湿度,具有检测范围广、成本低和制作简单的优点。为提升湿敏材料的性能,扩展基于QCM的湿度传感器的应用,构建了基于壳聚糖(CS)基底,聚乙... 石英晶体微天平(QCM)作为纳克级精度传感器,通过在敏感区添加湿敏材料,能够在气相条件下高精度检测湿度,具有检测范围广、成本低和制作简单的优点。为提升湿敏材料的性能,扩展基于QCM的湿度传感器的应用,构建了基于壳聚糖(CS)基底,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)成膜机理的复合物薄膜基的QCM湿度传感器。实验证明该传感器响应、恢复时间分别为13 s、14 s,在相对湿度11%~97%检测范围内的灵敏度达到57.84 Hz/%RH,在30天稳定性重复实验中最大频率波动小于10 Hz。 展开更多
关键词 湿度传感器 石英晶体微天平(QCM) 壳聚糖(CS) 聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 灵敏度
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柔性湿度传感器的研究进展
5
作者 贾正伟 《天津工业大学学报》 北大核心 2025年第3期100-108,共9页
为推进智能可穿戴设备的核心传感单元柔性湿度传感器的研究与应用,重点剖析了高分子聚合物基、纸基、织物基、纱线基等柔性材料的设计策略,以及湿法纺丝、浸渍、喷涂、喷墨打印、印刷、折叠、缝纫、刺绣、编织等制造技术对传感器灵敏度... 为推进智能可穿戴设备的核心传感单元柔性湿度传感器的研究与应用,重点剖析了高分子聚合物基、纸基、织物基、纱线基等柔性材料的设计策略,以及湿法纺丝、浸渍、喷涂、喷墨打印、印刷、折叠、缝纫、刺绣、编织等制造技术对传感器灵敏度与响应速度的提升机制,并系统综述了柔性湿度传感器在呼吸监测、汗液监测、伤口监测、运动监测等领域的应用进展,同时指出未来研究需聚焦多功能异质集成、自供电技术融合、生物相容性优化等方向,结合人工智能算法实现数据驱动的智能感知,以推动柔性湿度传感器在个性化医疗、智能运动装备等场景的深度应用。 展开更多
关键词 柔性湿度传感器 柔性材料 制造技术 可穿戴设备 智能监测
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基于U型谐振单元的无线无源RFID湿度传感器
6
作者 彭国峰 何兴理 +2 位作者 李鹏 李灵锋 张允晶 《电波科学学报》 北大核心 2025年第2期353-359,共7页
研究设计并实现了一种基于U型谐振单元的无芯片射频识别(radio frequency identification,RFID)技术湿度传感器,该传感器结合Vivaldi宽频段天线,构建了一套无线无源的湿度传感系统,可实现对环境湿度的实时监测。无芯片RFID湿度传感器由8... 研究设计并实现了一种基于U型谐振单元的无芯片射频识别(radio frequency identification,RFID)技术湿度传感器,该传感器结合Vivaldi宽频段天线,构建了一套无线无源的湿度传感系统,可实现对环境湿度的实时监测。无芯片RFID湿度传感器由8个U型谐振单元和1条与之耦合的微带线构成。在该设计中,两侧对称的谐振单元用于校准环境温度对湿度传感器的影响,其中1个单元由聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)湿敏材料覆盖;中间6个U型单元用于RFID湿度传感器的ID信息编码。此外,本工作采用矩形环开槽技术优化了宽频带Vivaldi天线,并结合传感器实现了无线无源湿度传感。有线实验数据显示,在57%RH~71%RH的相对湿度范围内,产生了118 MHz的频率偏移,平均灵敏度为8.4 MHz/%RH。无线实验结果显示,在49%RH~70%RH的相对湿度范围内,产生了103 MHz的频率偏移,平均灵敏度为4.9 MHz/%RH。实验结果表明该无线无源湿度传感装置具有较高的检测灵敏度,可为无线无源湿度检测提供重要的解决方案。 展开更多
关键词 射频识别(RFID) 湿度传感器 聚乙烯醇(PVA) 天线 无线无源
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基于激光诱导波导自生长的聚合物微腔光纤湿度传感器
7
作者 郑怀锦 李生杰 +5 位作者 朱一新 唐前浩 于永芹 李春波 杜晨林 阮双琛 《光子学报》 北大核心 2025年第4期127-136,共10页
提出了一种能快速制备的光纤端面聚合物微腔结构的湿度传感器。该传感器基于激光诱导波导自生长技术,并结合二次自生长的方法,利用紫外固化胶在光纤端面制备了腔长为47.65μm,自由光谱范围为16.6 nm,干涉光谱对比度为21.6 dB的聚合物微... 提出了一种能快速制备的光纤端面聚合物微腔结构的湿度传感器。该传感器基于激光诱导波导自生长技术,并结合二次自生长的方法,利用紫外固化胶在光纤端面制备了腔长为47.65μm,自由光谱范围为16.6 nm,干涉光谱对比度为21.6 dB的聚合物微腔结构。当环境相对湿度变化时,聚合物微腔腔长和折射率发生变化,进而引起干涉光谱的漂移,通过解调光谱波长的漂移量实现了对环境湿度的感知。实验结果表明,传感器在40%RH至90%RH的相对湿度范围内其平均灵敏度为150 pm/%RH。将两次升降湿度循环中每个湿度点对应的波长漂移进行线性拟合,其线性拟合系数为0.98583,表明传感器具有良好的可逆性与重复性。在持续3 min的实时深度呼吸监测实验中,该传感器响应时间仅为0.8 s,恢复时间为5.7 s。 展开更多
关键词 激光诱导 光纤端面 聚合物微腔 湿度传感器 呼吸监测
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基于MEMS技术的集成压力-湿度传感器 被引量:1
8
作者 陈果 刘正波 +1 位作者 王韬 张万里 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期21-28,共8页
设计了一种高灵敏度的集成压力和湿度传感单元的芯片。压力传感单元基于SOI和蛇形电阻结构。室温下,传感器在载压范围为3~129 kPa内灵敏度为0.026 mV/kPa,与有限元仿真基本吻合。传感器在25~120℃范围内的热灵敏度漂移为0.004‰FS/℃,... 设计了一种高灵敏度的集成压力和湿度传感单元的芯片。压力传感单元基于SOI和蛇形电阻结构。室温下,传感器在载压范围为3~129 kPa内灵敏度为0.026 mV/kPa,与有限元仿真基本吻合。传感器在25~120℃范围内的热灵敏度漂移为0.004‰FS/℃,热零点漂移为0.25%FS/℃。湿度传感单元采用的叉指电极和电容式结构,引入含氟PI作湿度敏感膜。设计Mo电阻加热结构加快传感器降湿过程,缩短降湿时间近32%。在10%~90%RH的湿度范围,含氟PI湿度传感器的灵敏度为0.121 pF/%RH,略低于无氟PI器件。含氟基团的引入,使得传感器的湿滞较无氟PI降低16%。“电容-湿度”曲线呈指数分布,相关系数R^(2)=0.996。测试结果发现,湿度传感单元和压力传感单元拥有良好的独立工作性能。 展开更多
关键词 电容式湿度传感器 惠斯通电桥 MEMS工艺 聚酰亚胺(PI) 压力传感器
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基于CsPbBr_(3)量子点的湿度传感器的制备及其在微裂纹检测中的应用
9
作者 黄胜 单沪生 +3 位作者 赵宇龙 丁统顺 任逸凡 顾修全 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第2期383-393,共11页
采用简单的溶液路线结合乙酰丙酮铁(AAI)改性技术,制备了分散性良好、尺寸均匀的钙钛矿型CsPbBr_(3)-Fe量子点(QDs),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及光致发光(PL)光谱对材料进行表征。并通过旋涂法... 采用简单的溶液路线结合乙酰丙酮铁(AAI)改性技术,制备了分散性良好、尺寸均匀的钙钛矿型CsPbBr_(3)-Fe量子点(QDs),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及光致发光(PL)光谱对材料进行表征。并通过旋涂法构筑基于钙钛矿QDs的电阻式湿度传感器。湿敏特性测量结果表明:该湿度传感器在10%~100%的相对湿度(RH)的检测范围内具有良好的线性、快速响应特性;在70%RH时传感器的灵敏度为1.1,响应时间为33 s,恢复时间为38 s。此外,我们运用有限元方法模拟了管道微裂缝的泄漏行为,通过模拟不同流速、压力下的流速场和压力场分布,验证了利用湿度传感器检测泄漏点位置的可行性。 展开更多
关键词 量子点 有机金属配体 湿度传感器 管道泄漏 矿井探测
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可穿戴柔性湿度传感器开发及在人体呼吸模式检测中的应用 被引量:2
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作者 马士腾 郗广帅 +2 位作者 张冬至 周兰娟 陈璨 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第9期29-32,共4页
针对传统湿度传感器存在测量范围窄、响应时间长和稳定性差等问题,开发了一种基于石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))与TiO_(2)复合材料的聚酰亚胺(PI)基底电容式柔性湿度传感器。通过扫描电镜(SEM)分析了g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合材料的多孔... 针对传统湿度传感器存在测量范围窄、响应时间长和稳定性差等问题,开发了一种基于石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))与TiO_(2)复合材料的聚酰亚胺(PI)基底电容式柔性湿度传感器。通过扫描电镜(SEM)分析了g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合材料的多孔结构和形态特性,并采用饱和盐溶液法对g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)柔性湿度传感器在不同湿度下的湿敏性能、湿滞特性、响应和恢复速率等进行测试。结果表明,g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)柔性湿度传感器具有相对湿度检测范围宽(0%~97%)、湿度迟滞低(1.48%)、响应时间短(3.5 s)等优势,可实现人体呼吸频率、呼吸强度以及比奥呼吸、潮式呼吸、睡眠暂缓呼吸等模式的检测。 展开更多
关键词 电容式柔性湿度传感器 湿度检测 石墨相氮化碳 水热合成
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基于主元分析的温室物联网空气温湿度传感器故障诊断 被引量:1
11
作者 范卫强 柳平增 +2 位作者 朱珂 孟宪勇 刘力宁 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第5期69-78,共10页
针对温室物联网测控系统中空气温湿度传感器受恶劣环境影响易发生故障的问题,研究温室物联网测控系统中空气温湿度传感器的故障诊断,保障温室物联网测控系统整体工作的稳定可靠性,提出一种基于主元分析的空气温湿度传感器故障诊断方法... 针对温室物联网测控系统中空气温湿度传感器受恶劣环境影响易发生故障的问题,研究温室物联网测控系统中空气温湿度传感器的故障诊断,保障温室物联网测控系统整体工作的稳定可靠性,提出一种基于主元分析的空气温湿度传感器故障诊断方法。首先对空气温湿度传感器数据进行主元分析,通过监控平方预测误差统计量的变化实现传感器的故障检测;再针对检测出的空气温湿度传感器故障数据,利用加权后的平方预测误差统计量来计算传感器的累积贡献率,并将其作为传感器故障识别的指标,识别出现故障的空气温湿度传感器。利用空气温湿度传感器数据在不同故障条件下进行传感器故障诊断方法验证,验证结果表明:所提方法可用于温室物联网测控系统中空气温湿度传感器偏差故障和漂移故障的检测,偏差故障的检测效果要好于漂移故障,偏差故障综合检测率为100%,漂移故障综合检测率为51.25%;同时所提方法能够正确识别出故障传感器,有效提高温室物联网测控系统中空气温湿度传感器故障诊断结果的准确性。 展开更多
关键词 温室 物联网 空气温湿度传感器 故障诊断 主元分析 测控系统
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基于RGO-TiO_(2)纳米材料的湿度传感器 被引量:5
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作者 赵薇 尹崇山 邹望辉 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第6期24-27,共4页
采用水热合成法制备感湿材料并在印有微型叉指电极的表面分别涂覆二氧化钛(TiO_(2))和还原氧化石墨烯(RGO)-TiO_(2)纳米薄膜来构建湿敏元件,敏感材料的形貌和结构用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射仪(XRD)进行表征,测量薄膜各... 采用水热合成法制备感湿材料并在印有微型叉指电极的表面分别涂覆二氧化钛(TiO_(2))和还原氧化石墨烯(RGO)-TiO_(2)纳米薄膜来构建湿敏元件,敏感材料的形貌和结构用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射仪(XRD)进行表征,测量薄膜各电学参数随湿度的变化,并分析其阻抗特性。结果表明:在室温下,加入0.2%RGO的TiO_(2)复合材料灵敏度高达0.135 MΩ/%RH,且湿滞相对较小,湿度传感器的响应时间为50 s、恢复时间为76 s。多次测量结果显示,传感器具有良好的重复性和稳定性。 展开更多
关键词 湿度传感器 二氧化钛 还原氧化石墨烯 湿敏材料
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氧化石墨烯薄膜电阻式湿度传感器研究 被引量:3
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作者 孟德帅 曹阳 +4 位作者 李镇全 胡冰娇 尚钰斐 虞晟 胡场翔 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第4期19-23,37,共6页
为研制一种高灵敏、快响应的湿度传感器,选用单层氧化石墨烯分散液为原料,将其滴涂于μm级宽度的电极沟道上,自然干燥成膜后,制得了基于氧化石墨烯薄膜的电阻式湿度传感器。研究了单层氧化石墨烯分散液浓度、电极沟道宽度这2个关键参数... 为研制一种高灵敏、快响应的湿度传感器,选用单层氧化石墨烯分散液为原料,将其滴涂于μm级宽度的电极沟道上,自然干燥成膜后,制得了基于氧化石墨烯薄膜的电阻式湿度传感器。研究了单层氧化石墨烯分散液浓度、电极沟道宽度这2个关键参数对传感器性能的影响规律并得出最优参数。最优传感器的响应时间和恢复时间都达到0.3 s左右,灵敏度最高达399%,相对湿度检测范围为5%~90%。使用最优传感器演示了对人体呼吸的监测和对人体手指的非接触式响应。 展开更多
关键词 氧化石墨烯 高灵敏 快响应 湿度传感器
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基于无芯片RFID的低成本湿度传感器设计 被引量:1
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作者 王博 李有为 王柯 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1047-1052,共6页
设计一款低成本无芯片射频识别(RFID)传感器用于环境湿度监测具有重要意义。为此,将聚乙烯醇(PVA)薄膜用作湿度敏感材料,矩形基板的整体尺寸为18 mm×18 mm×0.5 mm,通过感湿原理和仿真分析,环境湿度的变化引起湿度敏感材料PVA... 设计一款低成本无芯片射频识别(RFID)传感器用于环境湿度监测具有重要意义。为此,将聚乙烯醇(PVA)薄膜用作湿度敏感材料,矩形基板的整体尺寸为18 mm×18 mm×0.5 mm,通过感湿原理和仿真分析,环境湿度的变化引起湿度敏感材料PVA介电常数的变化,进而影响整个传感器谐振频率偏移。仿真结果表明:所设计的湿度传感器相对湿度工作范围为21.9%~52.5%,对应传感器谐振频率范围为2.76~2.51 GHz,偏移总量达到250 MHz,最大相对湿度下平均灵敏度为23.08 MHz/%。所设计的湿度传感器具有小型化、结构简易和低成本等优点,可应用于各种目标环境的湿度监测。 展开更多
关键词 低成本 无芯片射频识别湿度传感器 聚乙烯醇 湿度监测 湿度敏感材料
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基于聚酰亚胺的柔性湿度传感器制备及研究
15
作者 张海力 谢光忠 +1 位作者 刘太君 代静 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第4期11-18,47,共9页
文中以聚酰胺酸(PAA)为前驱体,通过热处理工艺可得聚酰亚胺(PI)薄膜,添加氧化石墨烯(GO)合成PI/GO复合薄膜及后续电极制备得到基于聚酰亚胺的平行板电容式柔性湿度传感器。在此基础上深入研究了叉指电极式和平行板式构型、PAA旋涂转速、... 文中以聚酰胺酸(PAA)为前驱体,通过热处理工艺可得聚酰亚胺(PI)薄膜,添加氧化石墨烯(GO)合成PI/GO复合薄膜及后续电极制备得到基于聚酰亚胺的平行板电容式柔性湿度传感器。在此基础上深入研究了叉指电极式和平行板式构型、PAA旋涂转速、PAA酰亚胺化温度、GO喷涂量对湿度传感器性能的影响,最终得到的湿度传感器具有良好重复性、快速的响应恢复时间,最大湿滞仅为3.8%RH,且具有优异的柔性性能,在可穿戴柔性电子器件领域具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 柔性 湿度传感器 聚酰亚胺(PI) 氧化石墨烯(GO) PI/GO复合薄膜 平行板电容结构 湿敏特性
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基于多孔氧化铝的高品质因数QCM湿度传感器的研究 被引量:1
16
作者 潘宇 蒋书波 陈惠 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第4期486-490,共5页
石英晶体微天平(QCM)传感器以频率形式输出信号,具有成本低、响应快、灵敏度高等优点,因而使用多孔α-Al_(2)O_(3)作为湿敏材料来提高QCM传感器对湿度的检测灵敏度。基于QCM传感原理,通过COMSOL软件研究不同结构尺寸对传感器谐振频率、... 石英晶体微天平(QCM)传感器以频率形式输出信号,具有成本低、响应快、灵敏度高等优点,因而使用多孔α-Al_(2)O_(3)作为湿敏材料来提高QCM传感器对湿度的检测灵敏度。基于QCM传感原理,通过COMSOL软件研究不同结构尺寸对传感器谐振频率、品质因数、导纳的影响,优化传感器的几何参数。探究传感器在一定湿度范围内的灵敏度和动态特性,实验结果表明,该传感器具有显著的湿度辨别能力,最大频率响应可达到13 kHz,灵敏度为155 Hz/(%RH),响应、恢复时间分别为20 s和8 s。因此,使用多孔α-Al_(2)O_(3)作为湿敏材料的QCM传感器在湿度检测方面具有一定的可靠性和准确性。 展开更多
关键词 石英晶体微天平(QCM) α-Al_(2)O_(3) 湿度传感器 有限元仿真 品质因数 导纳
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基于SPR原理的D型镀银光纤湿度传感器
17
作者 郭翔宇 张祖兴 《光通信研究》 北大核心 2024年第6期78-84,共7页
【目的】为了获得更高灵敏度的光纤湿度传感器,文章提出了一种基于SPR原理的D型镀银(Ag)湿度传感器。【方法】文章将氧化石墨烯(GO)涂敷在D型镀Ag光纤表面,由于GO具有吸水特性且吸水后有效折射率(RI)会发生变化,当满足一定条件时会激发... 【目的】为了获得更高灵敏度的光纤湿度传感器,文章提出了一种基于SPR原理的D型镀银(Ag)湿度传感器。【方法】文章将氧化石墨烯(GO)涂敷在D型镀Ag光纤表面,由于GO具有吸水特性且吸水后有效折射率(RI)会发生变化,当满足一定条件时会激发表面等离子体共振(SPR)效应,因此可以用作湿度传感。为了使传感器获得最大SPR灵敏度,首先通过COMSOL Multiphysics软件对D型镀Ag光纤的结构进行建模,采用有限元分析法探究抛磨深度和Ag膜厚度对传感特性的影响,然后通过实验验证结构参数的有效性和合理性,最后在D型镀Ag光纤表面再涂覆一层GO薄膜探究其湿度检测的性能。【结果】仿真结果表明,最佳传感器结构为抛磨深度为58.4μm、Ag膜厚度为50 nm,其在环境RI范围为1.34~1.40时获得的最大波长灵敏度为5500 nm/RIU。在该参数的基础上通过实验验证RI传感特性,传感器获得了最大为3668 nm/RIU的波长灵敏度,基准值R平方值为0.98,具有良好的线性。再在表面涂敷GO薄膜后,相对湿度由30%变化至90%,获得了0.545 nm/%RH的湿度灵敏度,相对湿度升高和降低两种情况下的线性R平方值分别为0.9611和0.9711,重合度良好。【结论】仿真结果和实际实验的共振峰变化区间相同,说明了该传感器的有效性和合理性,GO隔绝了Ag膜与空气的接触,防止了氧化,将其吸水特性和金属薄膜SPR特性结合所获得的光纤湿度传感器显示出了较高的灵敏度,为高灵敏度的湿度传感器设计提供了一种思路。 展开更多
关键词 D型光纤 表面等离子体共振 氧化石墨烯 湿度传感器
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融合RFID的无线湿度传感器节点设计研究 被引量:48
18
作者 刘茂旭 何怡刚 +3 位作者 邓芳明 李兵 张利华 吴翔 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2015年第8期1171-1178,共8页
针对融合RFID的无线湿度传感器节点设计的需求,采用中芯国际0.18μm CMOS工艺设计并制造了一种集成湿度传感器节点。该传感器节点采用湿度传感器与其它标签电路集成设计,制造成本低。湿度传感器单元采用聚酰亚胺作为感湿材料,利用顶层... 针对融合RFID的无线湿度传感器节点设计的需求,采用中芯国际0.18μm CMOS工艺设计并制造了一种集成湿度传感器节点。该传感器节点采用湿度传感器与其它标签电路集成设计,制造成本低。湿度传感器单元采用聚酰亚胺作为感湿材料,利用顶层金属层制作叉指结构电极,无需任何后处理工艺。整流电路采用自偏置结构降低了MOS开关管的有效导通电压,避免了高成本肖特基工艺的使用。接口电路基于锁相环原理,采用全数字电容-数字直接转换结构,能够工作在超低电源电压下。后期测试结果显示,该无源湿度传感器标签在常温下灵敏度为18.75 f F/%RH,最大回滞偏差7%,整体功耗约为4μW,在阅读器发射功率为2 W条件下,最大工作距离达到14 m。 展开更多
关键词 RFID 湿度传感器 CMOS 整流器 接口电路
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基于PSO-BP神经网络的湿度传感器温度补偿 被引量:49
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作者 行鸿彦 邹水平 +1 位作者 徐伟 张强 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期864-869,共6页
针对自动气象站采用的HMP45D型温湿一体化传感器在实际应用过程中易受温度影响的问题,提出了基于粒子群优化算法(PSO)的BP神经网络温度补偿模型,利用粒子群优化算法对BP神经网络的初始权值阈值进行全局寻优,将粒子群优化算法优化好的权... 针对自动气象站采用的HMP45D型温湿一体化传感器在实际应用过程中易受温度影响的问题,提出了基于粒子群优化算法(PSO)的BP神经网络温度补偿模型,利用粒子群优化算法对BP神经网络的初始权值阈值进行全局寻优,将粒子群优化算法优化好的权值阈值赋给BP神经网络,对BP神经网络进行训练。根据不同温度条件下测得的多组湿度传感器数据,通过建立模型,实现温度补偿,与传统BP神经网络补偿结果进行比较。实验表明,与传统BP神经网络模型相比,利用PSO-BP神经网络模型进行温度补偿后所得的误差绝对值之和降低了10.3887%RH,PSO-BP神经网络可以克服传统BP神经网络易陷入局部极值的局限,补偿精度更高,能更加有效地补偿温度对湿度传感器的影响。 展开更多
关键词 温度补偿 粒子群优化算法 BP神经网络 湿度传感器
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基于改进GA-BP神经网络的湿度传感器的温度补偿 被引量:123
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作者 彭基伟 吕文华 +1 位作者 行鸿彦 武向娟 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期153-160,共8页
针对自动气象站采用的HMP45D型湿度传感器测量精度易受温度影响的问题,通过对遗传算法中的编码方式、适应度函数和参数进行改进研究,利用改进的遗传算法(genetic algorithm,GA)对反向传播(back propagation,BP)神经网络的初始权值阈值... 针对自动气象站采用的HMP45D型湿度传感器测量精度易受温度影响的问题,通过对遗传算法中的编码方式、适应度函数和参数进行改进研究,利用改进的遗传算法(genetic algorithm,GA)对反向传播(back propagation,BP)神经网络的初始权值阈值进行优化,在较大的范围进行搜索,采用反向传播算法在较小范围内进行微调,优化网络结构和参数,提出了用改进遗传算法优化BP神经网络的方法,根据在多温度条件下湿度传感器的实测数据,对利用此方法建立的模型进行温度补偿研究,并结合一般BP神经网络方法进行分析比较。实验结果表明,该方法具有全局寻优能力,补偿精度高,收敛速度快,能够有效补偿温度对湿度传感器的影响,大大提高了湿度传感器的测量准确度。 展开更多
关键词 遗传算法 BP神经网络 湿度传感器 GA—BP网络 温度补偿
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