现代检测技术大作业最终版

测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。下面 介绍HS1100/HS1101湿度传感器及其应用。湿度检测采用HS1101型湿度传感器，HS1101是HUMIREL公司生产的变容式相对湿度传感器，HS1101 湿敏电容是基于独特工艺设计的电容元件。 主要特点：

(1)高精度：±2%RH，极好的输出线性；

(2)宽量程：1—99%RH，宽工作温度-40—100℃； (3)湿度输出受温度影响小，常温使用不需温度补偿； (4)响应速度快：5秒；浸水或结露后迅速恢复10秒； (5)抗静电，防灰尘，有效抵抗各种腐蚀性物质； (6)长期稳定性可靠性好：0.5%RH/年； 3.压力传感器

粮仓储粮数量是国家粮食数量安全及粮食库存检查的一项重要内容。现有的粮仓储粮数量检测方法主要包括称重法和测量计算法，称重法效率低、工作量大、成本高，难以广泛应用，而测量计算法具有较大的不确定性，因此开发方便\快捷\准确的国家粮食储藏数量监测技术势在必行。针对粮仓压强分布的随机性，利用对粮堆底面和侧面压力的测量从而得出粮仓储量数量的检测方法是可行的。

CPS181是采用陶瓷材料经特殊工艺精制而成的干式陶瓷压阻压力传感器，陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40～135℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度>2kV，输出信号强，长期稳定性好。高特性，低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。CPS181干式陶瓷压力传感器被广泛地应用在：过程控制、环境控制、液压和气动设备、伺服阀门和传动、化学制品和化学工业及医用仪表等众多领域。它的尺寸小，直径18mm，量程范围1～600bar，价格低，被广泛的应用在各种测量压力的场合。 主要特点：

(1)坚固的陶瓷敏感膜片、卓越的抗腐蚀、抗磨损性能； (2)高精度、高稳定性；

(3)宽的工作温度范围：-40～135℃；

(4)体积小巧，易封装，尺寸：18×5.25×8.05mm； (5)量程范围：100kPa～60Mpa；

(6)综合误差(包括：线性、迟滞、重复性)：0.2～0.4FS%； (7)零点输出：0±0.2mV，满量程输出：2.0～4.8mV； 4.CO2传感器

气体浓度监侧试验研究小麦自身呼吸及昆虫和霉菌活动产生CO2气体的特点。结果表明安全水分小麦呼吸水平较低，6个月中检侧的CO2浓度最高值仅为0.06%。昆虫活动可显著提高粮堆中的CO2气体浓度；另外发现安全水分的粮食自身呼吸作用微弱，产生CO2气体量很少，不会影响虫霉活动的监测.当粮堆中有昆虫或霉菌进行生长活动时，不仅在生长部位可检测到CO2气体浓度的显著升高，其产生的CO2气体还可以通过扩散作用，快速向周边传导，可以在虫霉活动点以外的部位检测到CO2气体浓度的变化。因此，可以通过在粮堆中设置适当的监测点，准确、灵敏地监测粮堆中的虫霉活动。与粮堆侧温方法相比，当模拟霉变点的温度随着霉菌的活动升高16℃时，水平相距1 m和2m的部位未检侧到温度的显著变化

(p>0.05)。因此，在粮仓中采用侧定CO2气体的方法监侧虫霉活动可显著提高监侧灵敏度。

红外CO2传感器利用非色散红外（NDIR）原理对空气中存在的CO2进行探测，具有很好的选择性，无氧气依赖性，广泛应用于存在可燃性、爆炸性气体的各种场合。

英国Clairair公司高分辨率红外CO2传感器Prime2传感器利用 NDIR技术检测CO2气体浓度。该传感器内部有一个红外光源，一个双元件红外探测器，一个独特的光波导让气体扩散进去，ARM7内核微处理器，输出电压与电源极性无关。内部的集成电路可以实现的功能如驱动光器件，提取检测信号，把信号强度转化为浓度，进行温度补偿和量化输出值等。在催化燃烧配置时，Prime2可以在满足电源供电要求的条件下，不改变电路并完全替代催化燃烧传感器。当Prime2用于恒流催化燃烧电路时，外围元件需要满足电源要求。 主要特点：

(1)工作不受供电极性影响；

(2)线性电压输出或模拟催化燃烧电桥输出； (3)工作电压范围 3.0V-5.0V； (4)工作电流典型值为 80mA； (5)最新的 MEMS 探测器技术；

(6)量程：从0-5000ppmCO2到0-10%VolCO2； (7)全金属结构，绝缘外壳； (8)体积小；

(9)灵活的电路访问设置；

(10)用户可以通过硬件连接进行标定； (11)宽温度工作范围； (12)快速响应； 5.红外传感器

红外传感器是将红外辐射转换为电能的装置是利用红外线来进行数据处理的一种传感器，有灵敏度高等优点，红外线传感器可以控制驱动装置的运行。利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，反应快等优点。红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过数字传感器接口返回到中央处理器主机，中央处理器即可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化。在粮仓里可以用来探测扫描一定范围内的物体活动情况（如鼠害等）。

RE200B采用TO-5封装形式，正常工作直流电压3-10V；信号输出电压最小值2.5V，典型值4V；噪声输出电压最大250mV, 典型值90 mV, 频率响应0.3Hz—3Hz, 增益±10Bb。该传感器探测范围平视角138度，仰视角125度。在传感器前安装菲涅尔透镜可以增大探测范围, 增强传感器工作的稳定性。此传感器工作在7—14um的红外光谱之间。正常工作周围环境温度范围- 300—700, 储存温度-400—800。 6.烟雾传感器

烟雾传感器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感离子式烟雾传感器是一种技术先进工作稳定可靠的传感器被广泛运用到各种消防报警系统中性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。在粮仓监控系统中用于探测火灾或不明烟尘。 MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。 MQ-2气体传感

器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。 技术指标：

(1)检测气体：可燃气体，烟雾；

(2)检测浓度：300-10000pm（可燃气体）； (3)温度湿度：20℃+/-2℃，65%+/-5%RH； (4)预热时间：不少于48小时；

7.水浸传感器

水浸传感器是基于液体导电原理，用电极探测是否有水存在，再用传感器转换成干接点输出。通常为常开，如果想要常闭的需要提前预定，预定时间为3天。用来检测渗水或溢水情况。

线式水浸传感器VEC-A-10，线式水浸传感器（漏水检测传感器），专为机房环境、空调管道、粮仓监控系统，地下室水浸检测设计，稳定性好，安装简单轻松。 技术指标：

(1)继电器接点：常开接点； (2)接点容量：DC30V,1A；

(3)整机功耗：<1VA（DC12V时）； (4)引线长度：<150M； (5)绝缘电阻：≥2MΩ； (6)探测灵敏度：<50KΩ；

(7)工作环境：10~50℃，20%~90%无凝露； (8)工作电压：12VDC；

2.3.2控制器选型

为了设计此系统，我们采用了AT89S51单片机作为控制芯片，在前向通道中是一个非电信号的电量采集过程。它由传感器采集非电信号，从传感器出来经过功率放大过程，使信号放大，再经过模/数转换成为计算机能识别的数字信号，再送入计算机系统的相应端口。

由于AT89S51中只有4k Bytes Flash片内程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器，且数据存储器也不能满足要求，经扩展6264来达到存储器的要求，其结果通过显示器来进行显示输出。

1.AT89S51的内部结构

AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

主要特征：

(1)8031CPU与MCS-51兼容； (2)4K字节可编程FLASH存储器； (3)全静态工作：0Hz-24KHz； (4)三级程序存储器保密锁定； (5)128*8位内部RAM； (6)32条可编程I/O线；

(7)两个16位定时器/计数器； (8)6个中断源；

(9)可编程串行通道；

(10)低功耗的闲置和掉电模式； (11)片内振荡器和时钟电路；

AT89S51的内部结构

2.AT89S51引脚图

AT89S51引脚图

2.3.3执行器选型

工作原理由于工艺决定，进仓之前已经将湿度控制在了安全限以内，而且仓是密闭的所以湿度变化不明显，所以湿度的升高可能性极小。测量过程是先温度后湿度与CO2浓度的顺序。首先对温度进行采样，每个温度点采样5次，计算平均值作为采样值送入显示和存储的相应单元进行存储和传感器的编号和温度的显示，然后判断温度是否超过设定温度，如果温度超标则报警并根据传感器的位置判断启动通风设备或加热设备，如果不超标就继续检测下一个点的温度，直到整个粮仓的温度全部测量完成，然后计算和显示仓的平均温度。然后对各个点的湿度进行测量并且显示，也是按照每个点测量5次然后取平均值的方法计算，来减少干扰因素带来的误差，各个点的湿度测量完成后计算并显示仓的平均湿度。同样与设定的参考值（如CO2浓度等）比较如果超标就报警，并且起动风扇进行通风处理。然后系统返回再进行温度和湿度的巡回测量和显示。