一种湿度监测方法及装置与流程

本申请涉及湿度监测，具体涉及一种湿度监测方法及装置。

背景技术：

1、湿度是大气环境的主要参数，是用来表征空气中含水量的一个物理量。湿度传感器是将水蒸气的量转换成可以测量的量的器件，利用湿度传感器对环境湿度的监测能够及时掌握环境状态。湿度传感器按照信号转换方式分类，主要有电学式、声学式、光学式等，其中，电学式传感器包括电容型和电阻型湿度传感器。

2、电容型湿度传感器主要由检测电极和湿敏介质组成，其中电极有双层平板或单层指状电容两种类型，湿敏材料涂覆于平板电极间或叉指电极上以实现感湿。电容型湿度传感器的感湿特性体现在电容值与湿度值的线性关系上，而电容值主要由不同湿度下材料的介电常数特性变化决定。可采用looyenga半经验公式预测湿敏薄膜的介电常数ε随湿度的变化。电容型湿度传感器具有成本低、设计简单、工艺灵活等优势，不足之处是需要定期校准、稳定性差、测试小于5％rh的湿度困难、器件尺寸大、线性关系不佳等。

3、电阻型湿度传感器由湿敏电阻材料和导电电极组成，一般采用金属半导体氧化物、钙钛矿陶瓷、纳米有机纤维和石墨烯等作为感湿材料。利用旋涂、离子浸润滴涂等方法将其置于电极表面或测试电极上方，根据不同湿度下电导率的规律性变化测得环境湿度。

4、声学式湿度传感器是根据声学信号随湿度变化而变化的性质制作的。目前，主要利用表面波、石英晶体微天平和体声波特性，采用声学方法测量湿度可归于机械方法。水分子吸附在亲水材料上时，机械性质会发生变化。由于材料吸收周围水蒸气会引起密度的变化，而材料密度的变化又会使通过它的声波频率发生变化。

5、光学式湿度传感器是根据湿度的变化引起媒介层性质的变化，进而使光传播性质(吸收、反射系数、频率等)发生变化的原理制作的，研究较多的主要有光纤湿度传感器和干涉测量湿度传感器。

6、新型的微波湿度传感器则通过待测的水汽与微波传感器表面的敏感层发生化学反应的原理，寻找微波条件下具有电磁特性的材料来增强检测灵敏度，并通过测量谐振点频移、幅偏来确定湿度的变化。

7、综上所述，国内的现有湿度传感器大都需要借助湿敏材料进行湿度的测量，其准确度受湿敏材料影响较重。

8、因此，为解决上述技术问题，满足湿度监测需求，现提供一种新的湿度监测技术。

技术实现思路

1、本申请提供一种湿度监测方法及装置，通过电容式结构，利用水分子极性特征及电容效应，结合预设数据库，将湿度监测转化为电容相关参数监测，有效提升湿度测量准确度。

2、第一方面，本申请提供了一种湿度监测方法，所述方法包括以下步骤：

3、通过预设的充电电路基于预设的启动信号对处于待检测环境的电容式结构进行间断式充电；

4、监测与所述电容式结构相连的放电电路在不间断放电过程中的电压信息；

5、基于所述电压信息以及所述待检测环境的温度信息，与预设的湿度电压对应数据库进行比对，获得对应的湿度信息；其中，

6、所述湿度电压对应数据库包括不同温度下，不同的空气湿度与所述电容式结构的满电电量值；

7、所述满电电量值为所述电容式结构处于充满电状态下的电量值。

8、进一步的，所述方法还包括湿度电压对应数据库构建流程，所述湿度电压对应数据库构建流程包括以下步骤：

9、记录在不同的预设温度条件下，所述电容式结构在空气湿度为0以及不同预设空气湿度的环境中的满电电量值。

10、进一步的，监测与所述电容式结构相连的放电电路在不间断放放电过程中的电压信息中，还包括以下步骤：

11、将模拟信号形式的所述电压信息进行模数转换，获得数字信号形式的所述电压信息。

12、进一步的，所述方法还包括以下步骤

13、响应所述启动信号，基于对应的所述电压信息以及所述待检测环境的温度信息，与预设的湿度电压对应数据库进行比对，获得对应的湿度信息。

14、进一步的，所述启动信号为方波时钟信号。

15、进一步的，所述电容式结构被配置成所述电容式结构在间断式充电时，同步进行不间断放电。

16、进一步的，所述充电电路、所述电容式结构以及所述放电电路，均采用mems设计集成化芯片。

17、第二方面，本申请提供了一种湿度监测装置，所述装置包括充电电路、电容式结构、放电电路、数据读取模块以及信号处理模块；

18、所述充电电路用于基于预设的启动信号对处于待检测环境的所述电容式结构进行间断式充电；

19、所述数据读取模块用于监测与所述电容式结构相连的放电电路在不间断放电过程中的电压信息；

20、所述信号处理模块用于基于所述电压信息以及所述待检测环境的温度信息，与预设的湿度电压对应数据库进行比对，获得对应的湿度信息；其中，

21、所述湿度电压对应数据库包括不同温度下，不同的空气湿度与所述电容式结构的满电电量值；

22、所述满电电量值为所述电容式结构处于充满电状态下的电量值。

23、进一步的，所述装置还包括：

24、湿度电压对应数据库构建模块，其用于记录在不同的预设温度条件下，所述电容式结构在空气湿度为0以及不同预设空气湿度的环境中的满电电量值。

25、进一步的，所述装置还包括：

26、所述数据读取模块还用于将模拟信号形式的所述电压信息进行模数转换，获得数字信号形式的所述电压信息。

27、进一步的，所述信号处理模块还用于响应所述启动信号，基于对应的所述电压信息以及所述待检测环境的温度信息，与预设的湿度电压对应数据库进行比对，获得对应的湿度信息。

28、进一步的，所述启动信号为方波时钟信号。

29、进一步的，所述电容式结构被配置成所述电容式结构在间断式充电时，同步进行不间断放电。

30、进一步的，所述充电电路、所述电容式结构以及所述放电电路，均采用mems设计集成化芯片。

31、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

32、本申请通过电容式结构，利用水分子极性特征及电容效应，结合预设数据库，将湿度监测转化为电容相关参数监测，有效提升湿度测量准确度。

技术特征：

1.一种湿度监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的湿度监测方法，其特征在于，所述方法还包括湿度电压对应数据库构建流程，所述湿度电压对应数据库构建流程包括以下步骤：

3.如权利要求1所述的湿度监测方法，其特征在于，监测与所述电容式结构相连的放电电路在不间断放放电过程中的电压信息中，还包括以下步骤：

4.如权利要求1所述的湿度监测方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤

5.如权利要求1所述的湿度监测方法，其特征在于：

6.如权利要求1所述的湿度监测方法，其特征在于：

7.如权利要求1所述的湿度监测方法，其特征在于：

8.一种湿度监测装置，其特征在于，所述装置包括充电电路、电容式结构、放电电路、数据读取模块以及信号处理模块；

9.如权利要求8所述的湿度监测装置，其特征在于，所述装置还包括：

10.如权利要求8所述的湿度监测装置，其特征在于，所述装置还包括：

技术总结
本申请涉及一种湿度监测方法及装置，涉及湿度监测技术领域，该方法包括以下步骤：通过预设的充电电路基于预设的启动信号对处于待检测环境的电容式结构进行间断式充电；监测与电容式结构相连的放电电路在不间断放电过程中的电压信息；基于电压信息以及待检测环境的温度信息，与预设的湿度电压对应数据库进行比对，获得对应的湿度信息。本申请通过电容式结构，利用水分子极性特征及电容效应，结合预设数据库，将湿度监测转化为电容相关参数监测，有效提升湿度测量准确度。

技术研发人员：李成,韩永强,吕雪峰,徐宇航
受保护的技术使用者：北京泰乙信测控技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17