本文主要介绍一种电容式湿度传感器，它是一种同轴圆柱多极电容传感器结构，电容值转换技术芯片PCap01用于检测可以达到多极电容和高速测量，这使得外部测量电路非常简单。量结果通过SPI通信方法传输到STM32微控制器进行处理，然后使用AD421将输出结果转换为标准4-20 mA信号。验得出的结论是，在一定温度下，随着湿度的变化，湿度与输出电流呈线性关系。产生的湿度不变时，电流趋于稳定，并且设计可以测量湿度。轴圆柱形容量传感器可以直接连接到蒸汽管上，解决了蒸汽湿度不能在线准确测量且不会影响蒸汽在管内流动的问题。C = f（ε，s，δ），C为电容，ε为极板之间电介质的介电常数，s为极板之间相互覆盖的面积，δ为极板之间的距离。这种设计中，当湿蒸汽通过同轴圆柱形电容式传感器时，蒸汽湿度的变化将改变其等效介电常数，这将导致电容式传感器中的电容值发生变化。容值由外部测量电路检测。将它们转换为易于识别的信号。量系统由一个多极电容传感器，一个电容测量系统和一个SPI通信单元组成。设计的中心部分是发送器部分，它由容量测量电路和微控制器组成。用ARM32位STM32F103系列微控制器处理结果。量测量电路使用特殊的PCap01芯片及其外围设备进行数字容量转换技术。PCap01测量待测传感器每极电容的电容值，并将其保存在芯片的结果寄存器中，恒温阀芯然后通过SPI通讯将测量结果传输到微控制器。算和处理。
AD421芯片的DATA，CLOCK和LATCH引脚分别连接到微控制器的PC13〜PC15引脚，并将微控制器的算术处理结果传输到AD421。A / D单元将湿度信息转换为标准的4-20 mA电流信号，以便抄表。
进行蒸汽湿度测量时，可以将传感器直接安装在蒸汽管上，并且流动的蒸汽会通过传感器，从而避免了由于采样不准确而导致的测量误差。容器内部的四个极板的导线连接到PCap01芯片，最外面的极板用作接地电极。了增加传感器的初始容量，两个不相邻的板通过电线连接以形成电容器的平行形状。
容是根据充放电时间原理来测量的，该芯片提供了4个放电电阻，分别为10kΩ，30kΩ，90kΩ和180kΩ。
文使用47pf作为参考电容器值，并选择30kΩ作为放电电阻。容器首先通过电阻充电和放电，放电时间由芯片内部的高精度TDC时数字转换器记录。量过程将在传感器电容器和参考电容器上重复几次，将传感器电容器与参考电容器之比作为输出结果，关系为：τN/τref= CN / Cref其中： τN是被测电容器的放电。间（毫秒）； τref是基准电容器的放电时间，单位为毫秒； CN是以pf为单位的测量容量； Cref是以pf为单位的参考容量。片机是变送器的核心部分，本文选用ARMCortex M3高性能32位STM32F103C8T6单片机。STM32F103单片机的中心频率可以达到72 MHz。具有高速内存和大量高质量的外围设备。芯片具有高度的集成度，简单的外部电路，并正式提供了许多高质量的固件库。微控制器芯片集成了三个16位定时器/计数器和三个12位模数转换器。有21个外部渠道。片内部的DMA控制器具有12个独立的可配置通道，并且每个配置通道具有从一个或多个外部设备访问内存的请求的专用管理。验中使用的圆柱电容传感器由有效长度为l = 200 mm的4极板组成。择BSZ型饱和盐湿度发生器模拟湿蒸汽的产生。
生的蒸汽的湿度范围为10％RH〜25％RH，温度约为25℃，压力为标准大气压，实验室的固定温度为25℃。着湿度的变化，将测量相应的转换电流。改，绘制当前湿度曲线。验表明，在一定温度下，随着湿度的变化产生，湿度与输出电流呈线性关系。
产生的湿度不变时，电流趋于稳定。计的电容式湿度传感器可以测量湿度。
于产生的蒸汽与工业现场之间的差异，以及传感器的制造过程，外部温度和压力以及测量过程中的其他因素，不可避免地会发生一些误差。
于此阶段的湿度校准尚不完善，因此在工业现场还需要进行其他实验。
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