CN113465763B - 温湿度传感器及温湿度测量方法 - Google Patents

温湿度传感器及温湿度测量方法 Download PDF

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Abstract

温湿度传感器及温湿度测量方法，涉及温湿度传感技术领域。本发明的目的是为了解决现有的温湿度传感器难于兼顾集成度高、体积小巧和精度高、稳定性好的问题。本发明包括探头、参考电路、集成电路、控制电路、模数转换电路和采集电路。逐级跃变、正反方向交变的测试电流流过Pt100薄膜铂电阻器，其电压通过采样电流测量，通过插值法及标度变换得到温度。湿度传感器具有自校准功能，湿度测量探头通过反向高频脉冲充放电并积分后转换成与容值成正比的噪声电压。该温湿度传感器兼顾体积小巧、集成度高、精度高及稳定性好的特点。

Description

温湿度传感器及温湿度测量方法
技术领域
本发明涉及湿度传感器及其测量方法，涉及温湿度传感技术领域。
背景技术
温度、湿度参数是环境参数中的重要监测指标，对于设备运行安全、精密检测与控制、气象探测及人员生命保障等方面不可或缺。也是传感器领域中开展研究最早、最广泛的技术领域。
目前业界现有大部体积小巧、集成度高的温湿度传感器在工业、家居等领域应用较多，但性能稳定性方面仍存在缺陷，难以应用于对精度及稳定性要求高的技术领域。部分温湿度传感器虽具有精度高、稳定性好等特点，但集成度较差，体积庞大，难以应用于空间受限的测试环境。
基于以上原因，设计研发体积小巧、集成度高、精度高且稳定性好的温湿度传感器十分必要。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的温湿度传感器难于兼顾集成度高、体积小巧和精度高、稳定性好的问题，提出了温湿度传感器及温湿度测量方法。
温湿度传感器，所述传感器包括探头、参考电路、集成电路、控制电路、模数转换电路和采集电路；
探头包括温度测量探头和湿度测量探头；
参考电路包括温度参考单元和湿度参考单元；
集成电路包括电阻检测电路和电容检测电路；
控制电路包括处理器，处理器，用于控制温度测量探头和温度参考单元的切换，并控制电阻检测电路输出正反方向多电流交变的激励脉冲信号给温度参考单元和温度测量探头，还用于解调模数转换电路产生的温度参考数字电压信号得到参考温度，解调模数转换电路产生的温度测量数字电压信号得到实际环境温度；
还用于控制湿度测量探头和湿度参考单元的切换，并控制电容检测电路输出两路相位相反的激励脉冲信号给湿度测量探头和湿度参考单元，还用于解调采集电路产生的湿度参考数字电压信号得到参考湿度，解调采集电路产生的湿度测量数字电压信号得到实际环境湿度；
温度参考单元，用于接收到处理器输出的切换信号后，接收电阻检测电路输出的正反方向多电流交变的激励脉冲信号，输出温度参考电流信号传送给电阻检测电路；
温度测量探头，用于接收处理器输出的切换信号后，接收电阻检测电路输出的正反方向多电流交变的激励脉冲信号后，进行测温，得到温度的采样电流信号传送给电阻检测电路；
电阻检测电路，用于接收处理器的控制，输出正反方向多电流交变的激励脉冲信号给温度测量探头和温度参考单元，还用于用温度参考单元输出的温度参考电流信号校准温度测量探头输出的温度的采样电流信号，得到校准后的温度电流信号，将校准后的温度电流信号转换成温度模拟电压信号送入模数转换电路；
模数转换电路，用于将温度模拟电压信号转换成温度测量数字电压信号传送给处理器；
湿度参考单元，还用于接收到处理器输出的切换信号后，接收电容检测电路输出的两路相位相反的激励脉冲信号，输出湿度参考电流信号传送给电容检测电路；
湿度测量探头，用于接收处理器输出的切换信号后，接收电容检测电路输出的两路相位相反的激励脉冲信号后，进行测湿，得到湿度的采样电流信号传送给电容检测电路；
电容检测电路，用于接收处理器的控制，输出两路相位相反的激励脉冲信号给湿度测量探头和湿度参考单元，还用于用湿度参考单元输出的湿度参考电流信号校准湿度测量探头输出的湿度的采样电流信号，得到校准后的湿度电流信号，将校准后的湿度电流信号转换成湿度模拟电压信号送入采集电路；
采集电路，用于将湿度模拟电压信号转换成湿度测量数字电压信号送入处理器。
根据温湿度传感器实现的温湿度测量方法，所述方法包括以下步骤：
温度测量过程为：
步骤1、处理器先向温度参考单元发出切换信号后，温度参考单元接收正反方向多电流交变的激励脉冲信号后，输出温度参考电流信号；
步骤2、处理器再向温度测量探头发出切换信号后，温度测量探头接收正反方向多电流交变的激励脉冲信号后，输出温度测量电流信号；
步骤3、用温度参考单元输出的温度参考电流信号校准温度测量探头输出的温度的采样电流信号，得到校准后的温度电流信号，将温度模拟电压信号转换成温度测量数字电压信号传送给处理器，利用处理器对温度测量数字电压信号解调得到实际环境湿度。
湿度测量过程为：
步骤一、处理器先向湿度参考单元发出切换信号后，湿度参考单元接收两路相位相反的激励脉冲信号后，输出湿度参考电流信号；
步骤二、处理器再向湿度测量探头发出切换信号后，接收双向模拟开关输出的两路相位相反的激励脉冲信号后，输出湿度测量电流信号；
步骤三、用湿度参考单元输出的湿度参考电流信号校准湿度测量探头输出的湿度的采样电流信号，得到校准后的湿度电流信号，将校准后的湿度电流信号转换成湿度模拟电压信号，将湿度模拟电压信号转换成湿度测量数字电压信号送入处理器，利用处理器对湿度测量数字电压信号解调得到实际环境湿度。
本发明的有益效果是：
本申请提供了一种温湿度传感器及温湿度测量方法，该温湿度传感器改善了业界现有大部分小型集成化的温湿度传感器精度及稳定性方面的不足，高精度、高稳定性温湿度传感器体积庞大、应用受限的问题。
本申请针对现有小型集成化的温湿度传感器精度、稳定性不足，高精度、高稳定性温湿度传感器体积庞大、难于应用空间受限环境的问题，提出改进方案。温度传感部分，上电时通过温度参考单元对温度测量探头进行校准，正反方向交变的测试电流流过温度测量探头，温度测量探头的电压通过采样电流进行测量，结合查表和线性插值法进行标度变换，确保高精度温度测量的实现。在消除自热设计方面，采用了多电流激励，能够取得良好的消除效果(即采用处理器控制选择切换开关输出正反方向多电流交变的激励脉冲信号来消除温度测量探头的自热)，在保证温度高精度测量的设计方面具有较高的冗余度。湿度传感部分，设计了具有自校准功能的低噪声测试电路，上电时通过处理器控制将湿度上限校准电容、湿度下限校准电容及湿度补偿校准电容接入电路，对湿度测量探头进行校准。湿度测量探头选用的高分子电容湿度敏感元件在不同湿度环境下，容值变化范围大，精度高。采用处理器控制双向模拟开关对湿度测量探头同时施加相位相反的高精度脉冲激励信号，信号以相反时序给湿度测量探头充放电后，经过积分滤波器，二号低通滤波器转换成与电容容值成正比的电压输出。集成电路部分，采用系统级封装技术提高了温湿度传感器的测量精度同时减小了传感器体积。湿度测量探头，采用保护绝缘层对电极保护，可避免高湿环境下感湿介质膜过大导通失效问题，保证了长期工作的稳定性与可靠性。
附图说明
图1为温湿度传感器整体组成示意图；
图2为电阻检测电路的原理示意图；
图3为多电流交变激励示意图；
图4为电容检测电路的原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的温湿度传感器，所述传感器包括探头1、参考电路2、集成电路3、控制电路4、模数转换电路和采集电路；
探头1包括温度测量探头1-1和湿度测量探头1-2；
参考电路2包括温度参考单元2-1和湿度参考单元2-2；
集成电路3包括电阻检测电路3-1和电容检测电路3-2；
控制电路4包括处理器4-1，处理器4-1，用于控制温度测量探头1-1和温度参考单元2-1的切换，并控制电阻检测电路3-1输出正反方向多电流交变的激励脉冲信号给温度参考单元2-1和温度测量探头1-1，还用于解调模数转换电路产生的温度参考数字电压信号得到参考温度，解调模数转换电路产生的温度测量数字电压信号得到实际环境温度；
还用于控制湿度测量探头1-2和湿度参考单元2-2的切换，并控制电容检测电路3-2输出两路相位相反的激励脉冲信号给湿度测量探头1-2和湿度参考单元2-2，还用于解调采集电路产生的湿度参考数字电压信号得到参考湿度，解调采集电路产生的湿度测量数字电压信号得到实际环境湿度；
温度参考单元2-1，用于接收到处理器4-1输出的切换信号后，接收电阻检测电路3-1输出的正反方向多电流交变的激励脉冲信号，输出温度参考电流信号传送给电阻检测电路3-1；
温度测量探头1-1，用于接收处理器4-1输出的切换信号后，接收电阻检测电路3-1输出的正反方向多电流交变的激励脉冲信号后，进行测温，得到温度的采样电流信号传送给电阻检测电路3-1；
电阻检测电路3-1，用于接收处理器4-1的控制，输出正反方向多电流交变的激励脉冲信号给温度测量探头1-1和温度参考单元2-1，还用于用温度参考单元2-1输出的温度参考电流信号校准温度测量探头1-1输出的温度的采样电流信号，得到校准后的温度电流信号，将校准后的温度电流信号转换成温度模拟电压信号送入模数转换电路；
模数转换电路，用于将温度模拟电压信号转换成温度测量数字电压信号传送给处理器；
湿度参考单元2-2，还用于接收到处理器4-1输出的切换信号后，接收电容检测电路3-2输出的两路相位相反的激励脉冲信号，输出湿度参考电流信号传送给电容检测电路3-2；
湿度测量探头1-2，用于接收处理器4-1输出的切换信号后，接收电容检测电路3-2输出的两路相位相反的激励脉冲信号后，进行测湿，得到湿度的采样电流信号传送给电容检测电路3-2；
电容检测电路3-2，用于接收处理器4-1的控制，输出两路相位相反的激励脉冲信号给湿度测量探头2-1和湿度参考单元2-2，还用于用湿度参考单元2-2输出的湿度参考电流信号校准湿度测量探头1-2输出的湿度的采样电流信号，得到校准后的湿度电流信号，将校准后的湿度电流信号转换成湿度模拟电压信号送入采集电路；
采集电路，用于将湿度模拟电压信号转换成湿度测量数字电压信号送入处理器4-1。
本实施方式中，所述的控制电路还包括时钟、存储器及通信接口电路；
所述的输出接口包括数字输出接口及供电接口；控制电路连接输出接口，电源管理电路亦连接输出接口。输出接口为RS232或RS485或RS422。
所述的湿度测量探头采用金电极连接，采用保护绝缘层对金电极进行保护。
所述的保护绝缘层具有透气性及透水汽分子性。
所述的集成电路整体封装尺寸为12mm*12mm*1.76mm(带球高度)，塑封形式为PBGA80。
处理器采用查表及线性插值法进行标度变换算出测量温度。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的温湿度传感器进一步限定，在本实施方式中，湿度参考单元2-2由湿度上限校准电容、湿度下限校准电容和湿度补偿校准电容组成，湿度补偿电容用于接收到两路相位相反的激励脉冲信号后，对湿度测量探头1-2输出的湿度的采样电流信号进行校准，湿度上限校准电容和湿度下限校准电容用于接收到两路相位相反的激励脉冲信号后，分别对湿度测量探头1-2输出的湿度的采样电流信号的量程上下限进行校准。
本实施方式中，处理器通过控制双向模拟开关对湿度测量探头同时施加两路相位相反的高精度脉冲激励信号，信号以相反时序给电容充放电后，通过积分滤波器及二号低通滤波器将湿度测量探头信号转换成与其容值成正比的噪声电压输出。
具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的温湿度传感器进一步限定，在本实施方式中，电阻检测电路3-1包括一号低通滤波器3-1-1、选择切换开关3-1-2和恒流源3-1-3，
恒流源3-1-3，用于向选择切换开关3-1-2提供电流；
选择切换开关3-1-2，用于接收处理器4-1的控制，将恒流源输出的电流转换成两路正反方向多电流交变的激励脉冲信号给温度测量探头1-1和温度参考单元2-1；
一号低通滤波器3-1-1，用于用温度参考单元2-1输出的温度参考电流信号校准温度测量探头1-1输出的温度的采样电流信号，得到校准后的温度电流信号，将校准后的温度电流信号转换成温度模拟电压信号送入模数转换电路。
本实施方式中，如图2所示，由电源管理电路向恒流源输入提供电源，恒流源接收到该后向选择切换开关提供电流。
具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的温湿度传感器进一步限定，在本实施方式中，电容检测电路3-2包括积分滤波器3-2-2、二号低通滤波器3-2-3和双向模拟开关3-2-1，
双向模拟开关3-2-1，用于接收处理器4-1的控制，将外部电源管理电路输出的电流转换成两路相位相反的激励脉冲信号给湿度测量探头1-2和湿度参考单元2-2；
积分滤波器3-2-2，用于用湿度参考单元2-2输出的湿度参考电流信号校准湿度测量探头1-2输出的湿度的采样电流信号，得到校准后的湿度电流信号，将校准后的湿度电流信号转换成湿度模拟电压信号送入二号低通滤波器3-2-3；
二号低通滤波器3-2-3，用于将湿度模拟电压信号滤波处理后送入采集电路；
采集电路，用于将滤波处理后的湿度模拟电压信号转换成湿度测量数字电压信号送入处理器4-1。
本实施方式中，湿度传感实现方法：
湿度传感器每次上电时通过处理器控制将湿度参考单元接入，通过将湿度测量探头信号与湿度参考单元信号进行差分可消除系统测量误差。其中，湿度参考单元包括湿度上限校准电容、湿度下限校准电容及湿度补偿校准电容。可保证在不同容湿度下的系统校准。选用的高分子电容湿度敏感元件在不同湿度环境下，容值变化范围大，精度高。处理器控制双向模拟开关对湿度测量探头同时施加相位相反的高精度脉冲激励信号，信号以相反时序给高分子湿度敏感元件充放电后，经过积分滤波器，低通滤波器2转换成与电容容值成正比的电压输出。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的温湿度传感器进一步限定，在本实施方式中，温度测量探头1-1为Pt100薄膜铂电阻器。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式一所述的温湿度传感器进一步限定，在本实施方式中，湿度测量探头1-2为高分子电容湿度敏感元件。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式三所述的温湿度传感器进一步限定，在本实施方式中，一号低通滤波器3-1-1输出的电压信号为电压实际值，电压实际值的获得过程为：
U1＝I·Rx+ΔV 公式1，
式中，U1为一号低通滤波器输出的正向电压，I为温度测量探头、温度参考单元输出的电流，Rx为待测电阻阻值，ΔV为热电动势；
U2＝-I·Rx+ΔV 公式2，
式中，U2为一号低通滤波器输出的反向电压，
电压实际值U为：
本实施方式中，温度传感实现方法：
温度传感误差主要包括系统误差、引线电阻误差、热电动势误差、自热误差等方面。
为消除系统误差，上电时通过处理器控制将温度参考单元接入，对系统实现自校准，通过将Pt100薄膜铂电阻器与温度参考探头信号差分可消除系统测量误差。
为消除引线电阻误差，使正反方向交变的测试电流流过Pt100薄膜铂电阻器，而Pt100薄膜铂电阻器上的电压是通过采样电流引线来测量的。Pt100薄膜铂电阻器的测量电流不大于1mA，如果在测试电流的引线上测试电压，引线电阻会对测试结果造成较大误差，而通过采样电流引线对Pt100薄膜铂电阻器进行电压测量，虽然在采样电流引线中有小电流通过，但这个测量电流极其微弱，一般只有μA量级，在实际测量中可以忽略。
为消除热电动势误差及自热误差，设计了处理器控制选择切换开关产生多个逐级跃变、正反方向交变的电路结构。多电流激励交变示意图如图3所示。当提供正向电流时，电压表示如下：
U1＝I·Rx+ΔV 公式1，
公式中：
U1为正向电压，单位V；
I为供电电流，单位mA；
Rx为待测电阻阻值，单位Ω；
ΔV为热电动势，单位V。
但提供反向电流时，电压表示为
U2＝I·Rx+ΔV 公式2，
U2为正向电压，单位V；
电压实际值为：
由公式3可见，通过正反测量再计算后，电压值已不受热电动势影响。图3中的I1和I2分别为正向电流产生的2个波形，-I1和-I2分别为反向电流产生的2个波形。
具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式一所述的温湿度传感器进一步限定，在本实施方式中，测量温度获得过程为：
温度测量探头1-1出厂前，能够获得0℃时电阻值R0，处理器根据0℃时电阻值R0、设定的不同实际环境温度t外值、不同的正反方向多电流交变的激励脉冲信号I和公式4，得到不同t外值所对应的t℃时的电阻值Rt；
式中，M、A和B均为常数；
处理器根据接收到的温度测量数字电压信号，得到此时的电阻值R，让R等于Rt，通过查找不同t外值所对应的t℃时的电阻值Rt，得到此时的R所对应的实际环境温度t外。
本实施方式中，公式4的获得过程为：
温度测量探头1-1接收到正反方向多电流交变的激励脉冲信号后，自身温度对稳态电阻带来的变化为：
Rt＝R0(1+At+Bt2) 公式5，
式中：t为温度测量探头的温度，单位℃；Rt为温度测量探头在t℃时电阻值，单位Ω；R0为温度测量探头在0℃时电阻值，单位Ω；A和B均为常数，
公式5在t＝t外处展开，得到：
式中，t外为测量温度；
根据牛顿散热定律t-t外＝P/k和P＝I2Rt，将公式6写成：
式中，P为电阻的焦耳热功率，k为散热系数，I为正反方向多电流交变的激励脉冲信号；
将公式7写成：
因为t外一定，所以使：
式中，M为常数；
根据公式8和公式9，得到：
本实施方式中，自热误差方面，温度测量探头的自身温度t有微小上升，导致其稳态电阻值Rt也有微小增加。
本申请计算出0℃时电阻值R0，然后再根据设定的t外和公式4得到不同t外值所对应的t℃时的电阻值Rt；处理器根据温度测量探头实际测量得到此时的电阻值R，在不同t外值所对应的t℃时的电阻值Rt的关系式中，找出Rt等于R的值，此时Rt所对应的t外，就是R所对应的t外，从而得到此时的t外。得到电流为0时对应的电阻值R0，实现自热误差的消除。
具体实施方式九：根据具体实施方式一所述的温湿度传感器实现的温湿度测量方法，在本实施方式中，所述方法包括以下步骤：
温度测量过程为：
步骤1、处理器4-1先向温度参考单元2-1发出切换信号后，温度参考单元2-1接收正反方向多电流交变的激励脉冲信号后，输出温度参考电流信号；
步骤2、处理器4-1再向温度测量探头1-1发出切换信号后，温度测量探头1-1接收正反方向多电流交变的激励脉冲信号后，输出温度测量电流信号；
步骤3、用温度参考单元2-1输出的温度参考电流信号校准温度测量探头1-1输出的温度的采样电流信号，得到校准后的温度电流信号，将温度模拟电压信号转换成温度测量数字电压信号传送给处理器，利用处理器4-1对温度测量数字电压信号解调得到实际环境湿度。
湿度测量过程为：
步骤一、处理器4-1先向湿度参考单元2-2发出切换信号后，湿度参考单元2-2接收两路相位相反的激励脉冲信号后，输出湿度参考电流信号；
步骤二、处理器4-1再向湿度测量探头1-2发出切换信号后，接收双向模拟开关3-2-1输出的两路相位相反的激励脉冲信号后，输出湿度测量电流信号；
步骤三、用湿度参考单元2-2输出的湿度参考电流信号校准湿度测量探头1-2输出的湿度的采样电流信号，得到校准后的湿度电流信号，将校准后的湿度电流信号转换成湿度模拟电压信号，将湿度模拟电压信号转换成湿度测量数字电压信号送入处理器4-1，利用处理器4-1对湿度测量数字电压信号解调得到实际环境湿度。

Claims (9)

1.温湿度传感器，其特征在于，所述传感器包括探头(1)、参考电路(2)、集成电路(3)、控制电路(4)、模数转换电路和采集电路；
探头(1)包括温度测量探头(1-1)和湿度测量探头(1-2)；
参考电路(2)包括温度参考单元(2-1)和湿度参考单元(2-2)；
集成电路(3)包括电阻检测电路(3-1)和电容检测电路(3-2)；
控制电路(4)包括处理器(4-1)，处理器(4-1)，用于控制温度测量探头(1-1)和温度参考单元(2-1)的切换，并控制电阻检测电路(3-1)输出正反方向多电流交变的激励脉冲信号给温度参考单元(2-1)和温度测量探头(1-1)，还用于解调模数转换电路产生的温度参考数字电压信号得到参考温度，解调模数转换电路产生的温度测量数字电压信号得到实际环境温度；
还用于控制湿度测量探头(1-2)和湿度参考单元(2-2)的切换，并控制电容检测电路(3-2)输出两路相位相反的激励脉冲信号给湿度测量探头(1-2)和湿度参考单元(2-2)，还用于解调采集电路产生的湿度参考数字电压信号得到参考湿度，解调采集电路产生的湿度测量数字电压信号得到实际环境湿度；
温度参考单元(2-1)，用于接收到处理器(4-1)输出的切换信号后，接收电阻检测电路(3-1)输出的正反方向多电流交变的激励脉冲信号，输出温度参考电流信号传送给电阻检测电路(3-1)；
温度测量探头(1-1)，用于接收处理器(4-1)输出的切换信号后，接收电阻检测电路(3-1)输出的正反方向多电流交变的激励脉冲信号后，进行测温，得到温度的采样电流信号传送给电阻检测电路(3-1)；
电阻检测电路(3-1)，用于接收处理器(4-1)的控制，输出正反方向多电流交变的激励脉冲信号给温度测量探头(1-1)和温度参考单元(2-1)，还用于用温度参考单元(2-1)输出的温度参考电流信号校准温度测量探头(1-1)输出的温度的采样电流信号，得到校准后的温度电流信号，将校准后的温度电流信号转换成温度模拟电压信号送入模数转换电路；
模数转换电路，用于将温度模拟电压信号转换成温度测量数字电压信号传送给处理器；
湿度参考单元(2-2)，还用于接收到处理器(4-1)输出的切换信号后，接收电容检测电路(3-2)输出的两路相位相反的激励脉冲信号，输出湿度参考电流信号传送给电容检测电路(3-2)；
湿度测量探头(1-2)，用于接收处理器(4-1)输出的切换信号后，接收电容检测电路(3-2)输出的两路相位相反的激励脉冲信号后，进行测湿，得到湿度的采样电流信号传送给电容检测电路(3-2)；
电容检测电路(3-2)，用于接收处理器(4-1)的控制，输出两路相位相反的激励脉冲信号给湿度测量探头(1-2)和湿度参考单元(2-2)，还用于用湿度参考单元(2-2)输出的湿度参考电流信号校准湿度测量探头(1-2)输出的湿度的采样电流信号，得到校准后的湿度电流信号，将校准后的湿度电流信号转换成湿度模拟电压信号送入采集电路；
采集电路，用于将湿度模拟电压信号转换成湿度测量数字电压信号送入处理器(4-1)。
2.根据权利要求1所述的温湿度传感器，其特征在于，湿度参考单元(2-2)由湿度上限校准电容、湿度下限校准电容和湿度补偿校准电容组成，湿度补偿电容用于接收到两路相位相反的激励脉冲信号后，对湿度测量探头(1-2)输出的湿度的采样电流信号进行校准，湿度上限校准电容和湿度下限校准电容用于接收到两路相位相反的激励脉冲信号后，分别对湿度测量探头(1-2)输出的湿度的采样电流信号的量程上下限进行校准。
3.根据权利要求1所述的温湿度传感器，其特征在于，电阻检测电路(3-1)包括一号低通滤波器(3-1-1)、选择切换开关(3-1-2)和恒流源(3-1-3)，
恒流源(3-1-3)，用于向选择切换开关(3-1-2)提供电流；
选择切换开关(3-1-2)，用于接收处理器(4-1)的控制，将恒流源输出的电流转换成两路正反方向多电流交变的激励脉冲信号给温度测量探头(1-1)和温度参考单元(2-1)；
一号低通滤波器(3-1-1)，用于用温度参考单元(2-1)输出的温度参考电流信号校准温度测量探头(1-1)输出的温度的采样电流信号，得到校准后的温度电流信号，将校准后的温度电流信号转换成温度模拟电压信号送入模数转换电路。
4.根据权利要求1所述的温湿度传感器，其特征在于，电容检测电路(3-2)包括积分滤波器(3-2-2)、二号低通滤波器(3-2-3)和双向模拟开关(3-2-1)，
双向模拟开关(3-2-1)，用于接收处理器(4-1)的控制，将外部电源管理电路输出的电流转换成两路相位相反的激励脉冲信号给湿度测量探头(1-2)和湿度参考单元(2-2)；
积分滤波器(3-2-2)，用于用湿度参考单元(2-2)输出的湿度参考电流信号校准湿度测量探头(1-2)输出的湿度的采样电流信号，得到校准后的湿度电流信号，将校准后的湿度电流信号转换成湿度模拟电压信号送入二号低通滤波器(3-2-3)；
二号低通滤波器(3-2-3)，用于将湿度模拟电压信号滤波处理后送入采集电路；
采集电路，用于将滤波处理后的湿度模拟电压信号转换成湿度测量数字电压信号送入处理器(4-1)。
5.根据权利要求1所述的温湿度传感器，其特征在于，温度测量探头(1-1)为Pt100薄膜铂电阻器。
6.根据权利要求1所述的温湿度传感器，其特征在于，湿度测量探头(1-2)为高分子电容湿度敏感元件。
7.根据权利要求3所述的温湿度传感器，其特征在于，一号低通滤波器(3-1-1)输出的电压信号为电压实际值，电压实际值的获得过程为：
U1＝I·Rx+ΔV公式1，
式中，U1为一号低通滤波器输出的正向电压，I为温度测量探头、温度参考单元输出的电流，Rx为待测电阻阻值，ΔV为热电动势；
U2＝-I·Rx+ΔV公式2，
式中，U2为一号低通滤波器输出的反向电压，
电压实际值U为：
8.根据权利要求7所述的温湿度传感器，其特征在于，测量温度获得过程为：
温度测量探头(1-1)出厂前，能够获得0℃时电阻值R0，处理器根据0℃时电阻值R0、设定的不同实际环境温度t外值、不同的正反方向多电流交变的激励脉冲信号I和公式4，得到不同t外值所对应的t℃时的电阻值Rt；
式中，M、A和B均为常数；
处理器根据接收到的温度测量数字电压信号，得到此时的电阻值R，让R等于Rt，通过查找不同t外值所对应的t℃时的电阻值Rt，得到此时的R所对应的实际环境温度t外。
9.根据权利要求1所述的温湿度传感器实现的温湿度测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
温度测量过程为：
步骤1、处理器(4-1)先向温度参考单元(2-1)发出切换信号后，温度参考单元(2-1)接收正反方向多电流交变的激励脉冲信号后，输出温度参考电流信号；
步骤2、处理器(4-1)再向温度测量探头(1-1)发出切换信号后，温度测量探头(1-1)接收正反方向多电流交变的激励脉冲信号后，输出温度测量电流信号；
步骤3、用温度参考单元(2-1)输出的温度参考电流信号校准温度测量探头(1-1)输出的温度的采样电流信号，得到校准后的温度电流信号，将温度模拟电压信号转换成温度测量数字电压信号传送给处理器，利用处理器(4-1)对温度测量数字电压信号解调得到实际环境湿度；
湿度测量过程为：
步骤一、处理器(4-1)先向湿度参考单元(2-2)发出切换信号后，湿度参考单元(2-2)接收两路相位相反的激励脉冲信号后，输出湿度参考电流信号；
步骤二、处理器(4-1)再向湿度测量探头(1-2)发出切换信号后，接收双向模拟开关(3-2-1)输出的两路相位相反的激励脉冲信号后，输出湿度测量电流信号；
步骤三、用湿度参考单元(2-2)输出的湿度参考电流信号校准湿度测量探头(1-2)输出的湿度的采样电流信号，得到校准后的湿度电流信号，将校准后的湿度电流信号转换成湿度模拟电压信号，将湿度模拟电压信号转换成湿度测量数字电压信号送入处理器(4-1)，利用处理器(4-1)对湿度测量数字电压信号解调得到实际环境湿度。
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