TWI614510B - 濕度傳感器的校正方法 - Google Patents
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Abstract
本發明是一種濕度傳感器的校正方法，包含有：檢測其中一個濕度傳感器的複數個校正點；根據校正點計算第一共同轉換函數式的係數及第二共同轉換函數式的係數；針對所有濕度傳感器分別透過係數計算程序計算各自的各別轉換函數式的係數；針對所有濕度傳感器分別透過一校正程序計算目前濕度。在對濕度傳感器進行校正時，只需針對其中一個濕度傳感器取校正點，無需對其餘濕度傳感器取校正點，即可透過該校正程序計算出經過校正後的目前濕度。
Description
本發明係一種校正方法，尤指一種濕度傳感器的校正方法。
現有技術的電容式聚合物濕度傳感器是利用該電容式聚合物濕度傳感器的電容值會隨環境濕度值變化的特性，透過檢測該電容式聚合物濕度傳感器的電容值，進而推算出目前的環境濕度。
但因為製程能力，無法將每個濕度傳感器製作的一模一樣，因此每個濕度傳感器的反應結果都有些微的不同，也就是所謂的規格公差或變異範圍。舉例來說，該濕度傳感器的規格公差為100pF或該濕度傳感器的變異範圍為30%。
因此該濕度傳感器在使用時，需要經過一個校正方法來提高感測結果的準確度。由於校正方法的優劣決定了濕度傳感器的感測結果的準確度，且越高精度的校正方法需要越多的校正點，而越多的校正點就需要越多的時間成本與人力成本進行校正方法，因此，高精度的校正方法就需要足夠多的校正點來支持。
當一批相同規格的濕度傳感器製作完成時，對於每個濕度傳感器而言，都具有不同的規格公差或變異範圍，因此在校正時，必須針對每一個濕度傳感器分別取多個校正點來進行校正，造成時間成本與人力成本的過度消耗，因而壓縮了廠商的利潤或造成商品價格的提高而降低競爭力。故對於現有技術的電容式聚合物濕度傳感器的校正方法而言，有必要做進一步之改良。
有鑑於現有的高精度的電容式聚合物濕度傳感器的校正方法需要相當的校正點，造成時間成本與人力成本的消耗，進而壓低利潤或提高產品價格而降低競爭力的缺點，本發明提供一種濕度傳感器的校正方法，在校正相同規格的多個濕度傳感器時，能透過使用較少的校正點，節省時間成本與人力成本，提高廠商利潤及提高產品競爭力。
該濕度傳感器的校正方法係包含有以下步驟： 檢測同一規格下的其中一個濕度傳感器的複數個校正點；其中各該校正點係分別包含一目前環境濕度值及其對應的電容值； 根據該些校正點計算一第一共同轉換函數式的係數及一第二共同轉換函數式的係數；其中該第一共同轉換函數式係對應該同一規格下的所有濕度傳感器；其中該第二共同轉換函數式係對應該同一規格下的所有濕度傳感器；其中該第一共同轉換函數式係一濕度值對電容值的轉換函數式，該第二共同轉換函數式係一電容值對濕度值的轉換函數式； 針對同一規格下的各個濕度傳感器係分別透過一係數計算程序計算各自的一各別轉換函數式的係數；其中該各別轉換函數式係一週期值對電容值的轉換函數式； 針對同一規格下的各個濕度傳感器係分別透過一校正程序計算各個濕度傳感器的目前濕度。
透過本發明的傳感器校正方法，在對相同規格的濕度傳感器進行校正時，只需針對其中一個濕度傳感器取該些校正點，並透過該些校正點計算出該第一共同轉換函數式的係數及該第二共同轉換函數式的係數。並針對相同規格的各個濕度傳感器透過該係數計算程序即可計算出各自的各別轉換函數式的係數。當各個濕度傳感器需要感測濕度時，只需透過該校正程序計算出目前濕度，且計算出的目前濕度已經過校正，具有較高的精度。
此外，本發明的傳感器校正方法，在校正相同規格的整批濕度傳感器時，只需針對其中一個濕度傳感器取該些校正點，對於相同規格的其餘濕度傳感器而言，只需透過該係數計算程序即可計算出對應函數式。並不需要針對每一個濕度傳感器都取該些校正點，藉此大幅減少校正整批相同規格的濕度傳感器時所需的校正點數量，且能維持一定的精準度，以節省時間成本與人力成本，提高廠商利潤及提高產品競爭力。
以下配合圖式及本發明較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定目的所採取的技術手段。
請參閱圖1所示，本發明係一種濕度傳感器的校正方法，該濕度傳感器的校正方法係包含有以下步驟： 檢測同一規格下的其中一個濕度傳感器的複數校正點 (S101)；其中各該校正點包含一目前環境濕度值及其對應的電容值； 根據該些校正點計算一第一共同轉換函數式的係數及一第二共同轉換函數式的係數(S102)；其中該第一共同轉換函數式係對應該同一規格下的所有濕度傳感器；其中該第二共同轉換函數式係對應該同一規格下的所有濕度傳感器； 針對同一規格下的各個濕度傳感器係分別透過一係數計算程序計算各自的一各別轉換函數式的係數(S103)； 針對同一規格下的各個濕度傳感器係分別透過一校正程序計算各個濕度傳感器的目前濕度(S104)。
在本較佳實施例中，該第一共同轉換函數式係一濕度值對電容值的轉換函數式，該第二共同轉換函數式係一電容值對濕度值的轉換函數式，而該各別轉換函數式係一週期值對電容值的轉換函數式。
在本較佳實施例中，在步驟「檢測同一規格下的其中一個濕度傳感器的複數個校正點」後，係進一步剔除該些校正點的數據統計分布中最高20%和最低20%後，根據剩餘的校正點計算該第一共同轉換函數式的係數及該第二共同轉換函數式的係數。
在本較佳實施例中，本發明係透過一檢測電路檢測該濕度傳感器的電容值，並轉換成一感測訊號後輸出，而該檢測電路輸出的感測訊號的週期值會隨著檢測到的電容值改變，因此，可透過該感測訊號的週期值反推出檢測到的電容值。故本發明讀取的是該感測訊號的週期值，並可根據該週期值計算出校正後的目前濕度。
舉例來說，本發明以N個校正點為例說明，N為大於1的正整數。該第一共同轉換函數式及該第二共同轉換函數式分別是一四階多項式，且N可為10(十個校正點)，而剔除數據統計分布中最高20%和最低20%後的校正點數量為六個。
剔除數據統計分布中最高20%和最低20%後的校正點如下表所示：
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 濕度(h) [%] </td><td> 電容值(c) [pF] </td></tr><tr><td> 5 </td><td> 133.6 </td></tr><tr><td> 10 </td><td> 135.1 </td></tr><tr><td> 30 </td><td> 140.1 </td></tr><tr><td> 50 </td><td> 144.6 </td></tr><tr><td> 70 </td><td> 149.2 </td></tr><tr><td> 90 </td><td> 154.1 </td></tr></TBODY></TABLE>
該第一共同轉換函數式如下所示：
上述的c為電容值，h為濕度值，A、B、C、D、E為函數式係數。
該第二共同轉換函數式如下所示：
上述的h為濕度值，c為電容值，F、G、H、I、J為函數式係數。
而在計算該第一共同轉換函數式的係數及該第二共同轉換函數式的係數時，係透過將上述該N個校正點代入該第一共同轉換函數式中解聯立方程式而獲得該些係數，如上述的A、B、C、D、E，且透過將上述該N個校正點代入該第二共同轉換函數式中解聯立方程式而獲得該些係數，如上述的F、G、H、I、J。
透過本發明的傳感器校正方法，在對相同規格的濕度傳感器進行校正時，只需針對其中一個濕度傳感器取該N個校正點，並透過該N個校正點計算出該第一共同轉換函數式的係數及該第二共同轉換函數式的係數。並針對相同規格的各個濕度傳感器透過該係數計算程序即可計算出各自的各別轉換函數式的係數。當各個濕度傳感器需要感測濕度時，只需透過該校正程序計算出目前濕度，且計算出的目前濕度已經過校正，具有較高的精度。
此外，本發明的傳感器校正方法，在校正相同規格的整批濕度傳感器時，只需針對其中一個濕度傳感器取該N個校正點，對於相同規格的其餘濕度傳感器而言，只需透過該係數計算程序即可計算出對應函數式。並不需要針對每一個濕度傳感器都取N個校正點，藉此大幅減少校正整批相同規個的濕度傳感器時所需的校正點數量，且能維持一定的精準度，以節省時間成本與人力成本，提高廠商利潤及提高產品競爭力。
請參閱圖2所示，該係數計算程序係包含有以下步驟： 透過該第一共同轉換函數式計算一第一點濕度值下的一第一點電容值(S1031)； 透過該第一共同轉換函數式計算一第二點濕度值下的一第二點電容值(S1032)； 檢測於該第一點濕度值下的一第一點週期值(S1033)； 檢測於該第二點濕度值下的一第二點週期值(S1034)； 根據該第一點電容值、第一點週期值、該第二點電容值及該第二點週期值計算該各別轉換函數式的係數(S1035)。
舉例來說，該第一點濕度值為70%，該第二點濕度值為30%。而該各別轉換函數式如下所示：
上述的c為電容值，p為週期值，a、b為函數式係數。
在各別轉換函數式的係數時，係透過將上述第一點電容值、第一點週期值代入該各別轉換函數式中，且將上述該第二點電容值及該第二點週期值代入該各別轉換函數式後，解聯立方程式而獲得該些係數，如上述的a、b。
請參閱圖3所示，該校正程序係包含有以下步驟： 檢測目前週期值(S1041)； 透過該各別轉換函數式計算在該目前週期值下的目前電容值(S1042)； 透過該第二共同轉換函數式計算在該目前電容值下的目前濕度值(S1043)。
在本較佳實施例中，根據目前週期值透過各別轉換函數式計算出的目前電容值的單位不限定為皮法(pF)，只要是任何能表示電容值的單位皆可。
由此可知，本發明的傳感器校正方法，在針對相同規格的各個濕度傳感器透過該係數計算程序即可計算出各自的各別轉換函數式的係數時，只需透過該第一點濕度值及該第二點濕度值，兩個校正點即可計算出該轉換函數式的係數。且在各個濕度傳感器需要感測濕度時，只需透過該各別轉換函數式即可計算出校正過的目前濕度。如此一來，針對相同規格的同一批濕度傳感器只需檢測其中一個濕度傳感器的該N個的校正點，對於相同規格同一批的其餘濕度傳感器只需分別偵測二個校正點即可計算出各自的各別轉換函數式的係數。當需要感測目前濕度時，能計算出校正後的濕度值。藉此節省時間成本與人力成本，提高廠商利潤及提高產品競爭力。
請參閱圖4及圖5所示，本發明的校正方法係由一濕度校正系統所執行，該濕度校正系統係包含有一濕度傳感器10、一檢測電路20、一處理器30及一顯示器40。
該濕度傳感器10係用於感測目前環境濕度，並產生一目前電容訊號，由該目前電容訊號反映該目前環境濕度。該檢測電路20係電連接至該濕度傳感器10，以接該目前電容訊號，並產生一感測訊號。該處理器30係電連接至該檢測電路20及該顯示器40，並根據該感測訊號的週期值，透過執行本發明的校正方法計算出目前濕度值，並將該目前濕度值傳送至該顯示器40顯示。
請參閱圖6及圖7所示，一般的兩點校正方式是針對各個濕度傳感器分別取兩個校正點進行轉換函數的係數計算，但只取兩個校正點所能計算出的轉換函數式最多只能為一階的轉換函數式，其精準度較低。
但本發明的校正方法所執行的兩點校正方式是先透過該N個校正點計算出高階的該第一共同轉換函數式及該第二共同轉換函數式後，在利用該第一共同轉換函數式計算出各個濕度傳感器的一階的各別轉換函數式，因此在進行校正程序時，與一般的兩點校正方式相比，能具有較高的精準度。
如圖6所示，本發明計算出的量測濕度與實際濕度的關係曲線幾乎為一標準的斜直線，代表透過本發明計算出的量測濕度與實際濕度幾乎相同，因此如圖7所示，在誤差濕度的表現上，幾乎沒有誤差(0%)。而一般的兩點校正方式，雖有校正效果，但如圖6及圖7所示，一般的兩點校正方式計算出的量測濕度與實際濕度的關係曲線在低濕度時，就有所偏離，且如圖7所示，在低濕度時的誤差濕度亦相對大。因此，無論是在量測濕度與實際濕度相比的準確度，或是在誤差濕度的表現上，本發明皆有較佳的成效，由此可知，本發明的校正方法與一般的兩點校正方式相比，亦能提高精準度。
以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
10‧‧‧濕度傳感器
20‧‧‧檢測電路
30‧‧‧處理器
40‧‧‧顯示器
20‧‧‧檢測電路
30‧‧‧處理器
40‧‧‧顯示器
圖1係本發明較佳實施例之流程圖。 圖2係本發明較佳實施例之係數計算程序的流程圖。 圖3係本發明較佳實施例之校正程序的流程圖。 圖4係本發明較佳實施例之方塊圖。 圖5係本發明較佳實施例之檢測電路的電路示意圖。 圖6係本發明較佳實施例改良前後之對照圖。 圖7係本發明較佳實施例改良前後之對照圖。
Claims (8)
- 一種濕度傳感器的校正方法，係包含有： 檢測同一規格下的其中一個濕度傳感器的複數校正點；其中各該校正點係包含一目前環境濕度值及其對應的電容值； 根據該些校正點計算一第一共同轉換函數式的係數及一第二共同轉換函數式的係數；其中該第一共同轉換函數式係對應該同一規格下的所有濕度傳感器；其中該第二共同轉換函數式係對應該同一規格下的所有濕度傳感器；其中該第一共同轉換函數式係一濕度值對電容值的轉換函數式，該第二共同轉換函數式係一電容值對濕度值的轉換函數式； 針對同一規格下的各個濕度傳感器係分別透過一係數計算程序計算各自的一各別轉換函數式的係數；其中該各別轉換函數式係一週期值對電容值的轉換函數式； 針對同一規格下的各個濕度傳感器係分別透過一校正程序計算各個濕度傳感器的目前濕度。
- 如請求項1所述之濕度傳感器的校正方法，其中該係數計算程序係包含有： 透過該第一共同轉換函數式計算一第一點濕度值下的一第一點電容值； 透過該第一共同轉換函數式計算一第二點濕度值下的一第二點電容值； 檢測於該第一點濕度下的一第一點週期值； 檢測於該第二點濕度下的一第二點週期值； 根據該第一點電容值、第一點週期值、該第二點電容值及該第二點週期值計算該各別轉換函數式的係數。
- 如請求項2所述之濕度傳感器的校正方法，其中該校正程序係包含有： 檢測目前週期值； 透過該各別轉換函數式計算在該目前週期下的目前電容值； 透過該第二共同轉換函數式計算在該目前電容值下的目前濕度值。
- 如請求項1至3中任一項所述之濕度傳感器的校正方法，其中在步驟「檢測同一規格下的其中一個濕度傳感器的複數校正點」後，係進一步剔除該些校正點的數據統計分布中最高20%和最低20%後，再根據剩餘的校正點計算該第一共同轉換函數式的係數及該第二共同轉換函數式的係數。
- 如請求項1至3中任一項所述之濕度傳感器的校正方法，其中該第一共同轉換函數式及該第二共同轉換函數式分別是一四階多項式。
- 如請求項5所述之濕度傳感器的校正方法，其中該第一共同轉換函數式為： ； 其中c為電容值，h為濕度值，A、B、C、D、E為函數式係數； 其中該第二共同轉換函數式為： ； 其中h為濕度值，c為電容值，F、G、H、I、J為函數式係數。
- 如請求項2或3所述之濕度傳感器的校正方法，其中該第一點濕度值為70%，該第二點濕度值為30%。
- 如請求項2或3所述之濕度傳感器的校正方法，其中該各別轉換函數式為： ； 其中c為電容值、p為週期、a及b為函數式係數。
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-
2017
- 2017-06-21 TW TW106120742A patent/TWI614510B/zh active
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