一种基于多光谱的湿度检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多光谱的湿度检测方法和装置，方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种基于多光谱的湿度检测方法及装置


[0001]本专利技术属于光学检测
，特别涉及一种基于多光谱的湿度检测方法和装置
。

技术介绍

[0002]人类的生存和社会活动与湿度密切相关
。
随着现代化的发展，很难找出一个与湿度无关的领域来
。
由于应用领域不同，对湿度传感器的技术要求也不同
。
从制造角度看，同是湿度传感器，材料
、
结构不同，工艺不同
.
其性能和技术指标有很大差异，因而价格也相差甚远
。
[0003]几乎所有的传感器都存在时漂，由于湿度传感器必须和大气中的水汽相接触，所以不能密封，因此它的稳定性和寿命是有限的
。
常用的湿度传感器在不同湿度的环境下的时漂会有所不同，同时湿度传感器在不同的湿度环境下的检测精度也会受到材料特性的影响
。
以最常用的电容式湿度传感器为例，这种特性会使得湿度传感器的精度在低湿段
(0
～
80
％
RH)
为
±2％
RH
，而高湿段
(80
～
100
％
RH)
为
±4％
RH。
而钙钛矿材料在高湿度可以保持良好的传感器特性，荧光式光学湿度传感器可以实现
10
～
100
％
RH
湿段的检测同时精确度全段保持在
±2％
RH。
[0004]单光谱荧光式光学湿度传感器只有一个检测量，且单一材料在不同的湿度环境下荧光强度的变化也会有所不同，这也会导致检测精度下降
。

技术实现思路

[0005]针对上述存在的问题，本专利技术的目的是提供一种基于多光谱的湿度检测方法和装置，在荧光式光学湿度传感器拥有检测范围广，精准度高的基础上，采用多光谱技术，结合模糊算法，使用三种钙钛矿材料进行检测，通过分析不同钙钛矿样品在不同湿度环境下的灵敏度，完成算法规则及参数的设定实现数据融合，使得多光谱的湿度检测传感器相较于单一光谱的荧光式光学湿度传感器精度进一步提升
。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种基于多光谱的湿度检测方法，包括以下步骤：
[0007]S1
：将样品
D、
样品
E
和样品
F
依次放置在样品架上，在与样品架间隔的检测架上设置激光器，使样品架与检测架中间部分暴露在检测环境中，通过激光器发射出激光，激光通过分光镜均匀分散成三束光，分别照射到三个样品上，通过检测架上设置的接收器接收三个样品被照射后的光，并转换为三个光谱数据；
[0008]S2
：通过拟合算法获得光谱数据与环境湿度的关系，将三个光谱数据转换为三个湿度数据；
[0009]S3
：计算环境湿度，计算公式为：
[0010]环境湿度＝
I*(0.5+A)+G*(0.05+B)+H*(0.05+C)
；
[0011]其中，
A+B+C
＝
0.4
，
A、B、C
的值通过模糊逻辑推理确定，
G
为通过样品
D
得到的湿度数据，
H
为通过样品样品
E
得到的湿度数据，
I
为通过样品样品
F
得到的湿度数据
。
[0012]进一步地，
S2
中，所述拟合算法采用最小二乘法，
[0013]设拟合直线的公式为
y
＝
k
·
x+b
，其中，
y
为湿度数据，
x
为不同样品的光谱峰值，
k
为拟合直线的斜率，
n
为常数，计算出斜率
k
后，根据和已经确定的斜率
k
，利用待定系数法得到截距
b。
[0014]进一步地，
S3
中，所述模糊逻辑推理步骤包括：
[0015]1)
确定观测量
[0016]检测湿度为
60
％湿度时，定义理想湿度
O
点为
HR
o
＝
60
％，实际测得的湿度为
HR
，选择湿度差值为：
[0017]e
＝
Δ
HR
＝
HR
o
—HR
；
[0018]将当前湿度对于
O
点的湿度差值
e
作为观测量；
[0019]2)
输入量和输出量的模糊化
[0020]将湿度差值
e
分为5个模糊集：很低
(NB)
，低
(NS)
，中
(ZO)
，高
(PS)
，很高
(PB)
，将湿度差值
e
的变化等级分为7个等级：
‑3，
‑2，
‑1，0，
+1
，
+2
，
+3
，从而得到湿度变化的模糊表；
[0021]控制量
u
为调节
A、B、C
值的比例系数，分为5个模糊集：很低
(NB)
，低
(NS)
，中
(ZO)
，高
(PS)
，很高
(PB)
，
u
的变化登记分为9个等级：
‑4，
‑3，
‑2，
‑1，0，
+1
，
+2
，
+3
，
+4
；
[0022][0023][0024]3)
模糊规则的描述
[0025]设计以下模糊规则：
[0026](1)
若
e
为很低，则
u
为很低；
[0027](2)
若
e
为低，则
u
为低；
[0028](3)
若
e
为中，则
u
为中；
[0029](4)
若
e
为高，则
u
为高；
[0030](5)
若
e
为很高，则
u
为很高；其中
u
为负值时代表
G
相关系数变大，
u
负值时代表
H
相关系数变大；
[0031]4)
求模糊关系
[0032]由于模糊规则为多条语句，表示为
U*V
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于多光谱的湿度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：将样品
D、
样品
E
和样品
F
依次放置在样品架
(1)
上，在与样品架
(1)
间隔的检测架
(2)
上设置激光器
(3)
，使样品架
(1)
与检测架
(2)
中间部分暴露在检测环境中，通过激光器
(3)
发射出激光，激光通过分光镜
(31)
均匀分散成三束光，分别照射到三个样品上，通过检测架
(2)
上设置的接收器
(4)
接收三个样品被照射后的光，并转换为三个光谱数据；
S2
：通过拟合算法获得光谱数据与环境湿度的关系，将三个光谱数据转换为三个湿度数据；
S3
：计算环境湿度，计算公式为：环境湿度＝
I*(0.5+A)+G*(0.05+B)+H*(0.05+C)
；其中，
A+B+C
＝
0.4
，
A、B、C
的值通过模糊逻辑推理确定，
G
为通过样品
D
得到的湿度数据，
H
为通过样品
E
得到的湿度数据，
I
为通过样品
F
得到的湿度数据
。2.
如权利要求1所述的一种基于多光谱的湿度检测方法，其特征在于，
S2
中，所述拟合算法采用最小二乘法，设拟合直线的公式为
y
＝
k
·
x+b
，其中，
y
为湿度数据，
x
为不同样品的光谱峰值，
k
为拟合直线的斜率，
n
为常数，计算出斜率
k
后，根据和已经确定的斜率
k
，利用待定系数法得到截距
b。3.
如权利要求1所述的一种基于多光谱的湿度检测方法，其特征在于，
S3
中，所述模糊逻辑推理步骤包括：
1)
确定观测量检测湿度为
60
％湿度时，定义理想湿度
O
点为
HR
o
＝
60
％，实际测得的湿度为
HR
，选择湿度差值为：
e
＝
Δ
HR
＝
HR
o
—HR
；将当前湿度对于
O
点的湿度差值
e
作为观测量；
2)
输入量和输出量的模糊化将湿度差值
e
分为5个模糊集：很低
(NB)
，低
(NS)
，中
(ZO)
，高
(PS)
，很高
(PB)
，将湿度差值
e
的变化等级分为7个等级：
‑3，
‑2，
‑1，0，
+1
，
+2
，
+3
，从而得到湿度变化的模糊表；控制量
u
为调节
A、B、C
值的比例系数，分为5个模糊集：很低
(NB)
，低
(NS)
，中
(ZO)
，高
(PS)
，很高
(PB)
，
u
的变化登记分为9个等级：
‑4，
‑3，
‑2，
‑1，0，
+1
，
+2
，
+3
，
+4
；
3)
模糊规则的描述设计以下模糊规则：
(1)
若
e
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李如雪，冯旭亮，刘源勋，黄智豪，谷水聪，周泽林，梁程华，陈恩慈，陈华金，樊香所，孙子君，郑红霞，
申请(专利权)人：广西科技大学，
类型：发明
国别省市：