基于温湿度测量的露点仪设计与应用(2)

　　3.3 测量数据转换

　　单片机从SHT75获取的数据为温度或湿度具体数值的数字量，需要转换成实际物理量。SHT75的温度传感器的线性非常好，可用

　　将温度数字输出转换成实际温度值，式中为传感器温度测量的数字量，为实际环境温度，（）为修正系数，当为14位时，其值分别为-40.1和0.01，当为12位时，其值分别为-40.1和0.04（电源电压为5v时）。SHT75 的相对湿度输出特性呈一定的非线性，需进行非线性补偿才能获得准确数据。当气温为25 ℃时，所用的公式为

　　式中为传感器相对湿度测量的数字量，转化后的湿度值，（）为修正系数，当为12位时，其值分别为-2.0468，0.0367和-1.5955E-6，当为8位时，其值分别为-2.0468，对的结果进行修正，式中为实际环境温度，为经温度修正后的湿度值，（）为修正系数，当为12位时，其值分别为0.01和0.00008，当为8位时，其值分别为0.01和0.00128。

　　露点的计算可参考很多方法[8]，但有些计算过于复杂而不方便在本例中使用。对于-40～50 ℃温度范围的测量，该文通过公式

　　计算露点，式中为露点，和为常数，当温度在0～50 ℃时，分别为243.12和17.62，当温度在-40～0 ℃时，分别为272.62和22.46。

　　在测得环境温度和相对湿度，并完成露点的计算后，单片机读取DS1302芯片的时间数据，将4者压缩成数据包，存储于单片机内部的EEPROM，并把测量结果在LCM12864上显示出来。存于EEPROM的数据压缩包经单片机解压后可通过串口传送到电脑终端，以方便后期数据的使用和处理。

　　4 露点仪性能测试

　　通过RS232串口线，将露点仪与PC终端相连接，设置露点仪的采样时间为5分钟，数据存储方式为双备份，即数据在仪器内部存储的同时也通过串口发送给PC终端，得到如图3所示测试实验的数据曲线。从图中可以看出，露点温度在任何时候都比气温低，但两者差异和湿度有关；在相对湿度大于90%的时候，露点与气温差异比较小，基本在2 ℃以内；当相对湿度小于70%的时候，露点与气温差异比较大，如14时左右的时候，两者差异超过了6 ℃。从图中还可以看出，气温和湿度在12点至16点间发了较大幅度的改变，但露点基本保持平稳，这说明该时间段内，采样点所在气团比较稳定，空气中的水汽含量没有大的波动，湿度的改变主要是由气温的改变而引起的，从而使得该时段内露点基本保持不变。

　　该测试数据表明，基于SHT75传感器温湿度测量的露点仪稳定性好，能实时跟踪气象要素的变化，并给出较高精度的露点值，可满足实践教学的实际需求。

　　6 结语

　　鉴于当前测量露点的仪器价格昂贵、结构复杂以及对测量环境要求高等现状，本文提出一种基于SHT75传感器温湿度测量的露点仪的设计方法。文中不仅给出了详细的硬件设计原理图，还着重介绍了SHT75传感器数据获取、数据转换等具体的软件设计方法，为高性价比露点仪的生产提供了可行方案，具有较强的现实指导意义。测试实验说明该露点仪性能稳定，数据精度高，可满足实践教学的实际需求。

　　参考文献

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