基于Fuzzy—PID双加热探空仪湿度传感器加热控制.pdf

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1、2014钲仪表技术与传感器2014第9期InstrumentTechniqueandSensorNO．9基于Fuzzy—PID双加热探空仪湿度传感器加热控制张颖超，贺磊，孙宁，郭栋(南京信息工程大学信息与控制学院，江苏南京210044)摘要：为了有效解决了探空仪在高空低温环境中遇到的传感器结露、结冰问题，采用双加热湿度传感器自动轮换交替加热来去除传感器污染，提高测量精度。在常温常压下对双加热湿度传感器进行加热实验，得出在额定电压下，传感器上升温度与响应时间的关系曲线，运用扩充响应曲线法求出双加热湿度传感器加热片的加热模型，通过对加热模型的

2、分析，利用Fuzzy—PID进行加热控制，仿真结果表明利用Fuzzy—PID能够满足实际高空探测的要求。关键词：双加热湿度传感器；扩充响应曲线法；Fuzzy—PID；加热控制中图分类号：TP212文献标志码：A文章编号：1002—1841(2014)09—0048—04HeatingControlofHeatedTwinRadiosondeHumiditySensorBasedonThe~!zzy-PIDZHANGYing-chao，HELei，SUNNing，GUODong(InstituteofInformationandContro

3、l，NanjingUniversityofInformationScienceandTechnology，JiangsuNJiangsuNanjing210044，China)Abstract：Inordertoeffectivelysolvecondensationandicingproblemsofradiosondeinlow—temperatureenvironmentathighaltitude，weusehumiditysensorheatedautomaticalternatelytoremovepollutionandim

4、provethemeasurementaccuracy．Heatex-perimentsobtainedthecurvebetweenrisingtemperatureandresponsibletimeonheatedtwinhumiditysensorinnormaltemperatureandpressure，byexpandedresponsiblecurvetoobtainheatedmodeloftwinheatedhumiditysensorandanalysismode1．ThroughFuzzy—PIDcontrolfo

5、rheating，thesimulationresultsshowthattheFuzzy—PIDcontrolmeetthepracticalrequirementsofmeasureathi售haltitude．Keywords：twinheatedhumiditysensor；expandedresponsiblecurve；Fuzzy—PID；heatingcontrol0引言测湿层、测温层、加热层、衬底层构成，双加热湿度传感器有2高空湿度随着高度有较大的空间变化率，探空仪湿度传感个湿度传感器组成，2个湿度传感器自动轮换交替工作，

6、湿度传器应具有较高的灵敏度、响应速度、体积小等特点。当探空感器A加热时，湿度传感器B在进行湿度测量，当A完成加热湿度传感器在通过云、雨等高湿环境时容易受到影响，尤其，在进行测量时，B进入加热。低温的时候容易发生冻结，从而，影响湿度的测量结果。为此，通常的做法是给探空仪的湿度传感器加热，从而，消除在上升过程中受到的环境影响]。文中探讨双加热探空仪湿度传感器的加热控制方法，由于双加热探空仪能自动轮换交替加热，从而能降低湿度传感器因雨(云)滴浸湿、冻结等因素对湿度探测产生的影响。图1传感器加热原理结构图1加热原理和方法双加热湿度传感器进行交替加

7、热时，测量周期如图2所示1．1加热原理简单分为加热环节、稳定环节、冷却环节，测量环节，分别用t。湿度传感器主要分为电型阻和电容型，湿敏电容一般由高一t来表示，在加热环节加热片使其温度从环境温度升高分子薄膜制成。常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺等。到目标温度。在稳定环节通过芯片中加热电阻将传感器温湿敏电容主要优点是灵敏度高、响应速度快、湿度的滞后量小度保持。在冷却环节通过自然对流对传感器进行冷却，最后等．在高空探测中，当环境温度低于一30℃时，水分子在湿进入测量环节对湿度进行测量j。选择Y轴方向的变化量为敏薄膜中扩散会变得相当困难，从而

8、降低响应速度和测量精标准作为温降门限。，当温度值低于。就近似认为温度不再度。双加热湿度传感器的结构示意图如图1所示，该传感器由变化，因此把冷却过程近似分成冷却环节和测量环节。在测湿层中选用三明