[实用新型]一种高分子复合材料湿度检测电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高分子复合材料湿度检测电路，属于高分子复合材料配混工艺的工程检测领域。

背景技术

高分子复合材料的湿度对其材料性能有很大的影响，高分子复合材料的湿度，不但影响材料的性能，而且对其使用的性能影响很大。研究表明，在常温条件下同一种高分子复合材料，随着湿度的提高材料的性能、特别是其强度有降低的趋势，高分子复合材料湿度对材料的强度、性能及收缩、变色、降解、耐老化问题有重要的影响。如果能够准确、快速地测出高分子复合材料中的水分含量，对于更为准确地确定高分子复合材料性能具有重要的实用价值。

目前用于检测高分子复合材料的湿度传感器往往通过测量阻抗来反映湿度，而阻抗与湿度的关系是非线性的，这就导致直接使用湿度传感器进行测量在数据处理和读数方便比较繁琐复杂，因此需要一种新的高分子复合材料湿度检测电路，来将非线性的阻抗数据转换为线性数据，以便处理。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有的湿度检测电路不能得到线性数据的缺陷，而提出一种新的高分子复合材料湿度检测电路。

一种高分子复合材料湿度检测电路，其特征在于，包括电压跟随器、矩形波发生器、湿度传感器、对数变换电路、运算放大器以及温度补偿电路，其中，电压跟随器的输出端与矩形波发生器的信号输入端连接，矩形波发生器的信号输出端与湿度传感器的检测输入端连接，湿度传感器的检测输出端与对数变换电路的信号输入端连接，对数变换电路的信号输出端与运算放大器的正输入端连接，温度补偿电路的输出端与运算放大器的负输入端连接，运算放大器的输出端作为测量信号输出端。

本实用新型的有益效果为：可以将湿度与电压的关系由非线性转换为线性；同时考虑到了温度对湿度可能造成的影响，使用具有温度特性的硅二极管，配合电位器的调节，使得电路可以进行温度补偿。

附图说明

图1为本实用新型的高分子复合材料湿度检测电路的原理示意图；

图2为本实用新型的高分子复合材料湿度检测电路的结构图；

图3为本实用新型的高分子复合材料湿度检测电路的相对湿度-电压特性曲线图；其中横坐标为相对湿度百分比，纵坐标为测量信号输出端输出的电压值。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的高分子复合材料湿度检测电路，包括电压跟随器11、矩形波发生器12、湿度传感器13、对数变换电路14、运算放大器15以及温度补偿电路16，其中，电压跟随11器的输出端与矩形波发生器12的信号输入端连接，矩形波发生器12的信号输出端与湿度传感器13的电压输入端连接，湿度传感器13具有用于深入高分子复合材料粉末的检测引脚，湿度传感器13的检测输出端与对数变换电路14的信号输入端连接，对数变换电路14的信号输出端与运算放大器15的正输入端连接，温度补偿电路16的输出端与运算放大器15的负输入端连接，运算放大器的输出端作为测量信号输出端。其中湿度传感器可以为Heinz Meβwiderstande公司的RK93传感器。

本实用新型的电路结构图如图2所示。图中TD为湿度传感器。本实用新型的原理是：通常选用的阻抗式湿度传感器是非线性测量，但是其测量到的阻抗的对数与相对湿度是呈线性关系的。而使用本实用新型的电路可以将湿度与电压的非线性关系转换为近似的线性关系，并且本实用新型考虑到了温度对湿度可能造成的影响，使用具有温度特性的硅二极管，配合电位器的调节，使得电路可以进行温度补偿。

湿度传感器的原理是通过传感器探针附着的水分子含量来判断湿度，而一些粉末状的高分子复合材料，例如树脂粉末等，在生产、保存过程中很需要对其湿度进行监控。在本实用新型中，湿度传感器的检测引脚即为探针，可以深入到高分子复合材料粉末(如环氧树脂粉末)中，来检测其中的湿度情况。

本实用新型除了能够检测检测高分子复合材料粉末的湿度，还可以检测高分子复合材料加工车间的废气的湿度，即将本实用新型的电路置于具有加工车间废气的空间内，从而检测其湿度情况。

需要说明的是，图2中湿度传感器左侧的部分是用于提供电压输入的矩形波发生电路，可以产生一定频率和幅值的振荡信号，作为湿度传感器的工作电压。实际上湿度传感器中用于与高分子复合材料粉末接触的是检测引脚。

在使用如图2所示的电路结构图的情况下，为了确定回归模型，以检测车间废气的相对湿度为例，在温度为14℃至18℃时，测得了如下实验数据：