CN110231060A - 狭小空间湿度梯度的测量装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种狭小空间湿度梯度的测量装置和方法，所述装置包括:感知元件，设于被测狭小空间的多个测量点，用于获取每个测量点的温度信号和湿度信号；线束，连接所述感知元件和信号处理器；信号处理器，通过所述线束采集所述多个测量点的温度信号和湿度信号，并进行处理，得到处理后的数据；上位机，与所述信号处理器通信连接，以从其获取处理后的数据，并进行解析计算，生成所述被测狭小空间的湿度梯度。本发明通过体积微小的温湿度测量元件，集成信号采集和自动修正系统，将采集的温湿度信号进行计算分析，能够测量出狭小空间测量点的绝对湿度梯度，为电路板腐蚀等问题的研究提供技术支持。

Description

狭小空间湿度梯度的测量装置和方法

技术领域

本发明涉及绝对湿度测量技术领域，尤其涉及一种狭小空间湿度梯度的测量装置和方法。

背景技术

随着新能源汽车的不断发展，以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的电动汽车的保有量不断增加，关于电动汽车汽车电动力总成控制器电路板的腐蚀验证和机理研究也成为影响电动汽车发展的重要因素。通常可通过湿度梯度的测量来进行腐蚀定位。目前，湿度梯度的测量需要采集空间多点的温度和相对湿度，根据查表或者公式计算出绝对湿度，得到多个位置的绝对湿度数据可绘制出空间绝对湿度的梯度。温度数据的获取比较简单精确，而相对湿度的精确测量比较困难，传统的相对湿度测量一般采用化学方法，比如干湿球式，测量系统体积相对较大。随着电子技术的发展，目前测量相对湿度多采用湿敏元件，但是为了保证精度，一般体积也相对较大。

但是，电动力总成控制器电路板处空间狭小，且整个控制器的运行环境温度，压力，湿度变化较大，环境复杂，因此现有的绝对湿度测量系统由于体积相对较大，不适用与电动汽车汽车电动力总成控制器电路板空间或类似狭小空间的湿度测量，一旦电路板处狭小空间出现腐蚀现象，很难进行腐蚀处的定位，因此，如何实现测量狭小空间的绝对湿度梯度成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种狭小空间湿度梯度的测量装置和方法，通过体积微小的温湿度测量元件，集成信号采集和自动修正系统，测量出狭小空间测量点的绝对湿度梯度，为电路板腐蚀等问题的研究提供技术支持，所述狭小空间的空间单向维度小于10mm。

为了解决上述技术问题，根据本发明一方面，提供了一种狭小空间湿度梯度的测量装置，包括:

感知元件，设于被测狭小空间的多个测量点，用于获取每个测量点的温度信号和湿度信号；

线束，连接所述感知元件和信号处理器；

信号处理器，用于通过所述线束采集所述多个测量点的温度信号和湿度信号，并进行处理，得到处理后的数据；

上位机，与所述信号处理器通信连接，以从其获取处理后的数据，并进行解析计算，生成所述被测狭小空间的湿度梯度。

进一步的，所述感知元件包括热敏元件和湿敏元件，所述热敏元件用于感知测量点温度，并转化为温度信号；所述湿敏元件用于感知测量点湿度，并转化为湿度信号。

进一步的，所述热敏元件为温度传感器，所述湿敏元件为湿度传感器。

进一步的，所述信号处理器包括信号转换单元、信号处理单元和数据通信接口，其中，

信号转换单元与所述信号处理单元连接，用于将所述温度信号和湿度信号由电信号转换为数字信号，并将所述数字信号发送给信号处理单元；

信号处理单元与所述数据通信接口连接，用于将所述数字信号进行标定和打包，生成数据包；

所述上位机通过所述数据通信接口获取所述数据包；

其中，所述信号处理单元包括数据标定子单元和数据打包子单元，所述数据标定子单元和数据打包子单元相连接：

所述数据标定子单元通过温度校正函数和湿度校正函数，对所述数字信号进行匹配和修正，得到修正数据；

所述数据打包子单元采用IIC协议打包所述修正数据，得到IIC数据包。

进一步的，所述上位机包括解析单元、第一计算单元、第二计算单元和绝对湿度梯度绘制单元，其中，

所述解析单元与所述第一计算单元相连接，用于解析从所述信号处理器获取的处理后的数据，得到所述每个测量点的温度值和湿度值；

所述第一计算单元与所述第二计算单元相连接，用于将所述测量点的温度值和湿度值，代入相对湿温度表格函数计算出每个测量点的相对湿度；

所述第二计算单元与所述绝对湿度梯度绘制单元相连接，用于将所述每个测量点的相对湿度，代入相对湿度和绝对湿度转换表，得到对应的绝对湿度；

绝对湿度梯度绘制单元，用于将所述多个测量点在预设测量时间段内的多组绝对湿度数据，相对于测量点在所述被测狭小空间位置进行描绘，生成所述被测狭小空间的绝对湿度梯度，其中，所述多个测量点在每一测量时刻，对应一组绝对湿度数据，所述预设测量时间段包括多个测量时刻。

根据本发明另一方面，提供了一种狭小空间湿度梯度的测量方法，包括以下步骤:

获取被测狭小空间的多个测量点的温度信号和湿度信号；

对所述多个测量点的温度信号和湿度信号进行处理，得到处理后的数据；

对所述处理后的数据进行解析计算，生成所述被测狭小空间的湿度梯度。

进一步的，所述对所述多个测量点的温度信号和湿度信号进行处理，得到处理后的数据，包括以下步骤：

将所述温度信号和湿度信号由电信号转换为数字信号；

将所述数字信号标定和打包，生成数据包。

其中，所述将所述数字信号标定和打包，生成数据包，包括：

通过温度校正函数和湿度校正函数，对所述数字信号进行匹配和修正，得到修正数据；

采用IIC协议打包所述修正数据，得到IIC数据包。

进一步的，所述对所述处理后的数据进行解析计算，生成所述被测狭小空间湿度梯度，包括，对所述处理后的数据进行解析计算，生成所述被测狭小空间的绝对湿度梯度，具体包括以下步骤：

解析从所述信号处理器获取的处理后的数据，得到所述每个测量点的温度值和湿度值；

将所述测量点的温度值和湿度值，代入相对湿温度表格函数计算出每个测量点的相对湿度；

将所述每个测量点的相对湿度，代入相对湿度和绝对湿度转换表，得到对应的绝对湿度；

将所述多个测量点在预设测量时间段内的多组绝对湿度数据，相对于测量点在所述被测狭小空间位置进行描绘，生成所述被测狭小空间的绝对湿度梯度，其中，所述多个测量点在每一测量时刻，对应一组绝对湿度数据，所述预设测量时间段包括多个测量时刻。

根据本发明又一方面，提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述方法的步骤。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明一种狭小空间湿度梯度的测量装置和方法可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

本发明通过体积微小的温湿度测量元件，集成信号采集和自动修正系统，将采集的温湿度信号进行计算分析，能够测量出狭小空间测量点的绝对湿度梯度，准确度高，能够为电路板腐蚀等问题的研究提供技术支持。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的狭小空间湿度梯度的测量装置示意图；

图2为本发明一实施例提供的狭小空间湿度梯度的测量方法示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种狭小空间湿度梯度的测量装置和方法的具体实施方式及其功效，详细说明如后。

一种狭小空间湿度梯度的测量装置，如图1所示，包括感知元件1、线束2、信号处理器3和上位机4，其中，感知元件1设于被测狭小空间5内部的多个测量点，用于获取每个测量点的温度信号和湿度信号，线束2连接感知元件1和信号处理器3；信号处理器3通过线束2采集所述多个测量点的温度信号和湿度信号，并进行处理，得到处理后的数据；上位机4与信号处理器3通信连接，用于从信号处理器3获取所述处理后的数据，并进行解析计算，生成所述被测狭小空间5的湿度梯度，例如，可以生成狭小空间5的绝对湿度梯度。

需要说明的是，本发明所述狭小空间指的是单向维度小于10mm的空间，但可以理解的是，本发明所述的狭小空间湿度梯度的测量装置适用于单向维度小于10mm的空间，但在单向维度大于等于10mm的空间，也同样适用。

感知元件1包括热敏元件和湿敏元件，热敏元件用于感知测量点温度，并转化为温度信号；湿敏元件用于感知测量点湿度，并转化为湿度信号，所述温度信号和湿度信号可以为电信号。作为一种示例，热敏元件为温度传感器，湿敏元件为湿度传感器。所述测量装置在进行测量时，通常包括多个测量点，可以理解的是，所述测量装置对应包括多个感知元件1，每个测量点设置一个感知元件1，来感知该测量点的温度和湿度。作为示例，感知元件1可以为微小的温度和湿度集成芯片，例如尺寸可以制作为10mm*7mm*4mm。

作为一个示例，假设被测狭小空间5包括10个测量点，则将10个感知元件1分别设置在每个测量点，来感知每个测量点的温度和湿度，并转化为电信号。测量点的位置根据研究的空间梯度要求确定，例如被测狭小空间5属于较大磁场部件内部，则需要考虑屏蔽设计，又如，被测狭小空间5存在高低温热源，则需要考虑设计感知和信号采集部分的耐温特性。

由于被测狭小空间5的空间较小，因此所有的信号线可集成为线束2，并分散固定在所述狭小空间的内壁上。线束2包括用于传输信号的第一连接线、用于连接电源正极的第二连接线和用于连接电源负极的第三连接线。作为一种示例，感知元件2和信号处理器3之间可采用3m长的线束3连接，以保证感应空间尽可能小。但可以理解的是，实际使用中，线束3的长度可根据具体测量需求做适应性的调整。

信号处理器3包括信号转换单元、信号处理单元和数据通信接口，其中，信号转换单元与所述信号处理单元连接，用于将所述温度信号和湿度信号由电信号转换为数字信号，并将数字信号发送给信号处理单元，作为示例，信号转换单元可以为AD采样芯片。信号处理单元与所述数据通信接口连接，将所述数字信号进行标定和打包，生成数据包。上位机4通过所述数据通信接口获取所述数据包，作为示例，上位机4可采用RS232协议或者TCP/IP协议，通过所述数据通信接口获取所述数据包。

作为一种示例，信号处理单元包括数据标定子单元和数据打包子单元，数据标定子单元和打包子单元相连接：其中，数据标定子单元用于通过温度校正函数和湿度校正函数，对所述数字信号进行匹配和修正，得到修正数据。数据打包子单元用于采用IIC协议打包所述修正数据，得到IIC数据包。信号处理单器3可采用单片机来实现。

上位机4包括解析单元、第一计算单元、第二计算单元和绝对湿度梯度绘制单元，其中，解析单元与第一计算单元相连，接用于解析从所述信号处理器3获取的处理后的数据，得到所述每个测量点的温度值和湿度值。第一计算单元与第二计算单元相连接，用于将所述测量点的温度值和湿度值，代入相对湿温度表格函数计算出每个测量点的相对湿度。第二计算单元与绝对湿度梯度绘制单元相连接，用于将所述每个测量点的相对湿度，代入相对湿度和绝对湿度转换表，得到对应的绝对湿度。需要说明的是，在温湿度理论中，对应标准大气压下，已存在现有的相对湿温度表格函数和相对湿度和绝对湿度转换表，上位机4可直接将数据代入进行运算。

绝对湿度梯度绘制单元用于将所述多个测量点在预设测量时间段内的多组绝对湿度数据，相对于测量点在所述被测狭小空间5位置进行描绘，生成所述被测狭小空间5的绝对湿度梯度，其中，所述多个测量点在每一测量时刻，对应一组绝对湿度数据，所述预设测量时间段包括多个测量时刻。作为示例，由于被测狭小空间5中同时测量10个测量点，假设预设测量时间段为8天，每一时刻10个测量点将对应一组采集数据，也对应一组绝对湿度数据，经过8天的时间累积，将形成多组对湿度数据，按照10个测量点的相对空间位置对多组对湿度数据进行描绘，即可生成被测狭小空间5的绝对湿度梯度，该湿度梯度可大致定位水源的来源，加上长时间多工况的累计数据得到变化梯度，可分析出电路板腐蚀产生的原因。

本发明所述装置通过体积微小的温湿度测量元件，集成信号采集和自动修正系统，将采集的温湿度信号进行计算分析，能够测量出狭小空间测量点的绝对湿度梯度，准确度高，能够为电路板腐蚀等问题的研究提供技术支持。

本发明实施例还提供一种狭小空间湿度梯度的测量方法，如图2所示，需要说明的是，本发明所述狭小空间指的是单向维度小于10mm的空间，但可以理解的是，本发明所述的狭小空间湿度梯度的测量装置适用于单向维度小于10mm的空间，但在单向维度大于等于10mm的空间，也同样适用。

具体地，所述方法包括以下步骤:

步骤S1、获取被测狭小空间的多个测量点的温度信号和湿度信号；

作为示例，步骤S1中可通过感知元件1来测量点的温度信号和湿度信号，感知元件1可包括热敏元件和湿敏元件，热敏元件用于感知测量点温度，并转化为温度信号；湿敏元件用于感知测量点湿度，并转化为湿度信号，所述温度信号和湿度信号可以为电信号。作为一种示例，热敏元件为温度传感器，湿敏元件为湿度传感器。在进行测量时，通常包括多个测量点，可以理解的是，对应包括多个感知元件1，每个测量点设置一个感知元件1，来感知该测量点的温度和湿度。作为示例，感知元件1可以为微小的温度和湿度集成芯片，例如尺寸可以制作为10mm*7mm*4mm。

作为一个示例，假设被测狭小空间包括10个测量点，则将10个感知元件1分别设置在每个测量点，来感知每个测量点的温度和湿度，并转化为电信号。测量点的位置根据研究的空间梯度要求确定，例如被测狭小空间属于较大磁场部件内部，则需要考虑屏蔽设计，又如，被测狭小空间存在高低温热源，则需要考虑设计感知和信号采集部分的耐温特性。

步骤S2、对所述多个测量点的温度信号和湿度信号进行处理，得到处理后的数据；

作为示例，步骤S2包括以下步骤：

步骤S21、将所述温度信号和湿度信号由电信号转换为数字信号；

作为示例，步骤S21中，可采用AD采样芯片将所述温度信号和湿度信号由电信号转换为数字信号。

步骤S22、将所述数字信号标定和打包，生成数据包。

所述S22进一步包括以下步骤：

步骤S221、通过温度校正函数和湿度校正函数，对所述数字信号进行匹配和修正，得到修正数据；

步骤S222、采用IIC协议打包所述修正数据，得到IIC数据包。

步骤S3、对所述处理后的数据进行解析计算，生成所述被测狭小空间的湿度梯度。

作为示例，步骤S3可生成所述被测狭小空间的绝对湿度梯度，包括以下步骤：

步骤S31、解析从所述信号处理器3获取的处理后的数据，得到所述每个测量点的温度值和湿度值；

步骤S32、将所述测量点的温度值和湿度值，代入相对湿温度表格函数计算出每个测量点的相对湿度；

步骤S33、将所述每个测量点的相对湿度，代入相对湿度和绝对湿度转换表，得到对应的绝对湿度；

需要说明的是，在温湿度理论中，对应标准大气压下，已存在线程的相对湿温度表格函数和相对湿度和绝对湿度转换表，可直接将数据代入进行运算。

步骤S34、将所述多个测量点在预设测量时间段内的多组绝对湿度数据，相对于测量点在所述被测狭小空间位置进行描绘，生成所述被测狭小空间的绝对湿度梯度，其中，所述多个测量点在每一测量时刻，对应一组绝对湿度数据，所述预设测量时间段包括多个测量时刻。作为示例，由于被测狭小空间中同时测量10个测量点，假设预设测量时间段为8天，每一时刻10个测量点将对应一组采集数据，也对应一组绝对湿度数据，经过8天的时间累积，将形成多组对湿度数据，按照10个测量点的相对空间位置对多组对湿度数据进行描绘，即可生成被测狭小空间5的绝对湿度梯度，该湿度梯度可大致定位水源的来源，加上长时间多工况的累计数据得到变化梯度，可分析出电路板腐蚀产生的原因。

本发明方法通过体积微小的温湿度测量元件，集成信号采集和自动修正系统，将采集的温湿度信号进行计算分析，能够测量出狭小空间测量点的绝对湿度梯度，准确度高，能够为电路板腐蚀等问题的研究提供技术支持。

本发明实施例还提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述方法的步骤。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种狭小空间湿度梯度的测量装置，其特征在于：所述装置包括:

感知元件，设于被测狭小空间的多个测量点，用于获取每个测量点的温度信号和湿度信号；

线束，连接所述感知元件和信号处理器；

信号处理器，通过所述线束采集所述多个测量点的温度信号和湿度信号，并进行处理，得到处理后的数据；

上位机，与所述信号处理器通信连接，以从其获取处理后的数据，并进行解析计算，生成所述被测狭小空间的湿度梯度。

2.根据权利要求1所述的狭小空间湿度梯度的测量装置，其特征在于：

所述感知元件包括热敏元件和湿敏元件，所述热敏元件用于感知测量点温度，并转化为温度信号；所述湿敏元件用于感知测量点湿度，并转化为湿度信号。

3.根据权利要求2所述的狭小空间湿度梯度的测量装置，其特征在于：

所述热敏元件为温度传感器，所述湿敏元件为湿度传感器。

4.根据权利要求1所述的狭小空间湿度梯度的测量装置，其特征在于：

所述信号处理器包括信号转换单元、信号处理单元和数据通信接口，其中，

所述信号转换单元与所述信号处理单元连接，用于将所述温度信号和湿度信号由电信号转换为数字信号，并将所述数字信号发送给信号处理单元；

所述信号处理单元与所述数据通信接口连接，用于将所述数字信号进行标定和打包，生成数据包；

所述上位机通过所述数据通信接口获取所述数据包；

其中，所述信号处理单元包括数据标定子单元和数据打包子单元，所述数据标定子单元和数据打包子单元相连接：

所述数据标定子单元通过温度校正函数和湿度校正函数，对所述数字信号进行匹配和修正，得到修正数据；

所述数据打包子单元采用IIC协议打包所述修正数据，得到IIC数据包。

5.根据权利要求1所述的狭小空间湿度梯度的测量装置，其特征在于：

所述上位机包括解析单元、第一计算单元、第二计算单元和绝对湿度梯度绘制单元，其中，

所述解析单元与所述第一计算单元相连接，用于解析从所述信号处理器获取的处理后的数据，得到所述每个测量点的温度值和湿度值；

所述第一计算单元与所述第二计算单元相连接，用于将所述测量点的温度值和湿度值，代入相对湿温度表格函数计算出每个测量点的相对湿度；

所述第二计算单元与所述绝对湿度梯度绘制单元相连接，用于将所述每个测量点的相对湿度，代入相对湿度和绝对湿度转换表，得到对应的绝对湿度；

绝对湿度梯度绘制单元，用于将所述多个测量点在预设测量时间段内的多组绝对湿度数据，相对于测量点在所述被测狭小空间位置进行描绘，生成所述被测狭小空间的绝对湿度梯度，其中，所述多个测量点在每一测量时刻，对应一组绝对湿度数据，所述预设测量时间段包括多个测量时刻。

6.一种狭小空间湿度梯度的测量方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤:

获取被测狭小空间的多个测量点的温度信号和湿度信号；

对所述多个测量点的温度信号和湿度信号进行处理，得到处理后的数据；

对所述处理后的数据进行解析计算，生成所述被测狭小空间的湿度梯度。

7.根据权利要求6所述的狭小空间湿度梯度的测量方法，其特征在于：

所述对所述多个测量点的温度信号和湿度信号进行处理，得到处理后的数据，包括以下步骤：

将所述温度信号和湿度信号由电信号转换为数字信号；

将所述数字信号标定和打包，生成数据包，

湿度梯度的测量其中，所述将所述数字信号标定和打包，生成数据包，包括：

通过温度校正函数和湿度校正函数，对所述数字信号进行匹配和修正，得到修正数据；

采用IIC协议打包所述修正数据，得到IIC数据包。

8.根据权利要求6所述的狭小空间湿度梯度的测量方法，其特征在于：

所述对所述处理后的数据进行解析计算，生成所述被测狭小空间湿度梯度，包括，对所述处理后的数据进行解析计算，生成所述被测狭小空间的绝对湿度梯度，具体包括以下步骤：

解析从所述信号处理器获取的处理后的数据，得到所述每个测量点的温度值和湿度值；

将所述测量点的温度值和湿度值，代入相对湿温度表格函数计算出每个测量点的相对湿度；

将所述每个测量点的相对湿度，代入相对湿度和绝对湿度转换表，得到对应的绝对湿度；

将所述多个测量点在预设测量时间段内的多组绝对湿度数据，相对于测量点在所述被测狭小空间位置进行描绘，生成所述被测狭小空间的绝对湿度梯度，其中，所述多个测量点在每一测量时刻，对应一组绝对湿度数据，所述预设测量时间段包括多个测量时刻。

9.一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现权利要求6至8中任意一项权利要求所述的方法的步骤。