使用单片机和氧化锆氧传感器实现高温湿度测量仪的设计说明

　　以极限电流型氧化锆氧传感器为敏感部件，以单片机Ｃ８０５１Ｆ３３０为核心，开展了高温环境下湿度测量仪的研发工作。其中详细介绍了极限电流型氧化锆氧传感器测量原理及向湿度测量功能扩展的工作机理，推导了该传感器极限电流与环境湿度的理论公式。基于该公式，以单片机 Ｃ８０５１Ｆ３３０为平台，结合有关传感器信号检测、按键及 ＬＣＤ显示等硬件电路和所需软件的设计，完成了环境温度可高达１５０℃以上的高温湿度测量仪的开发。同时，在软件设计中使用了自校验功能及数字滤波方法对参数 Ｋ 的漂移和噪声的干扰问题进行了处理。

　　在很多行业中，环境湿度参数的测量已经成为极其重要的工作内容。目前，在低温环境下（温度低于１００℃），已经有大量较为成熟的湿度传感器出现，建立在该湿度传感器基础上的大量测量仪表已经被广泛使用。然而 在 纺织、造纸、食 品、锅 炉、木材干燥等高温环境 下 （温 度 高 于１００℃），上述湿度传感器及对应的测量仪表已不适合，此时，急需开发能在高温环境进行湿度测量的传感器及对应的测量仪表。

　　在很多行业中，环境湿度参数的测量已经成为极其重要的工作内容。目前，在低温环境下（温度低于１００℃），已经有大量较为成熟的湿度传感器出现，建立在该湿度传感器基础上的大量测量仪表已经被广泛使用。然而 在 纺织、造纸、食 品、锅 炉、木材干燥等高温环境 下 （温 度 高 于１００℃），上述湿度传感器及对应的测量仪表已不适合，此时，急需开发能在高温环境进行湿度测量的传感器及对应的测量仪表。之

　　由于基于高温固态电解质氧化锆基础上的极限电流型氧传感器可以实现高温环境下氧气浓度的测量，已被大量应用在汽车尾气、锅炉烟气等高温、恶劣环境中氧气浓度的测量。为了提高测量精度，人们还研究了高温共存气体中水蒸气对该氧传感器的影响，发现了湿度大小与传感器输出信号存在一定的关联，这反而为提供了一种高温湿度的测量方式。介绍了采用商业的极限电流型氧化锆氧传感器实现高 温 环 境 湿 度 的 测 量 方 法，并设计了以单片机Ｃ８０５１Ｆ３３０为核心的高温湿度测量仪。目前，此 方 面 的 研发工作还未见文献报道。