[发明专利]一种通过高压电晕放电测量大气湿度的装置

说明书

本发明涉及一种通过高压电晕放电测量大气湿度的装置与方法，属于仪器仪表和检测的技术领域。所述测量大气湿度的装置包括：微处理器、高压发生电路、充电电路、分压电路、采样电路和放电装置。所述大气湿度测量方法中，采样电路实时采集放电装置两端电压；微处理器处理采集电路输出信号得到放电装置放电电压，再根据放电装置放电电压与大气湿度的关系式反演得到大气湿度。本发明测量大气湿度时间短，解决了湿敏元件测量湿度时的响应时间问题，克服了传统湿度传感器的测量响应时间慢的问题，适用于高空探测和高湿环境下的湿度测量。

技术领域

本发明涉及一种通过高压电晕放电测量大气湿度的装置与方法，属于仪器仪表和检测技术领域。

背景技术

湿度是气象要素中重要参数之一，在气象预报、环境监测、农业生产、药品生产、半导体器件加工、食品储存、纺织、发电、航空航天、机车舰船等方面有着重要的应用。通常，湿度传感器应满足以下要求：快的响应速度、小的滞后；高可靠性、长寿命；较宽的温度范围、非常小的温度系数；互换性强、复性好；容易制作、价格低；能在具有腐蚀性的气体中工作等。然而，想要全面满足上述要求，实际上非常困难。

在大气探测的业务中使用的湿度测量中，湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。湿敏电阻是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏传感器的准确度可达2-3%RH，但湿敏元件的线性度及抗污染性差。在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。

露点法是测量湿空气达到饱和湿度时的温度，根据露点温度反演得到相对湿度，露点法的测量准确度高，范围宽。但用现代光电原理的冷镜式露点仪价格昂贵，因此通常是和标准湿度发生器配套用于计量。干湿球法也是气象业务中常用的湿度测量方法。干湿球法是一种间接方法，它用干湿球方程换算出湿度值，而此方程是有条件的：即在湿球附近的风速必需达到 2.5m/s 以上。普通用的干湿球温度计将此条件简化了，所以其准确度只有5～ 7%RH。

以上湿度传感器有一个共同的问题，都存在一个响应时间问题，无法准确测量湿度变化剧烈的环境湿度，比如高空湿度探测。在低湿和高湿环境下的测量误差偏大。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对上述背景技术的不足，提供了一种通过高压电晕放电测量大气湿度的装置与方法。本发明的基本思想是，在任意两个尖端导体上加高压，高压达到一定的电压值时两个尖端导体会将导体之间空气电离、形成电晕放电。而满足高压电晕放电的电压值与大气的湿度紧密相关。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：一种通过高压电晕放电测量大气湿度的装置，包括：微处理器、高压发生电路、充电电路、分压电路、采样电路和放电装置；其中：所述高压发生电路输入端接所述微处理器输出端，所述充电电路输入端接所述高压发生电路输出端，所述分压电路输入端、放电装置分别与所述充电电路输出端连接，所述采样电路输入端接所述分压电路输出端，所述采样电路输出端接所述微处理器输入端。

利用通过高压电晕放电测量大气湿度的装置测量大气湿度的方法，包括如下步骤：

步骤 1，高压发生电路在微处理器的触发下开始输出恒定高压；

步骤 2，高压发生电路输出的恒定高压开始对充电电路和放电装置进行充电，放电装置进入周而复始的充放电过程；

步骤 3，采样电路根据分压电路输出电压得到采样信号，微处理器处理采样信号得到放电装置放电电压；