一种充电桩性能测试装置

摘要

本发明公开了一种充电桩性能测试装置，包括模拟电路系统、特征参量检测电路、工控机监控系统和温湿度控制箱，所述模拟电路系统包括仿真电源和负载电路，仿真电源连接充电桩的输入端，负载电路连接充电桩的输出端，特征参量检测电路检测充电桩放电过程中的特征参量并发送给工控机监控系统，所述温湿度控制箱控制放电过程中充电桩周围环境的温湿度，所述温湿度控制箱包括箱体、温湿度传感器、制热设备、制冷设备、加湿设备和除湿设备。对充电桩放电过程中的基本特征参量进行监测，实现充电桩入网前的性能检测，保证其安全性能。

权利要求

1.一种充电桩性能测试装置，其特征在于,包括模拟电路系统、特征参量检测电路、工控机监控系统和温湿度控制箱，所述模拟电路系统包括仿真电源和负载电路，仿真电源连接充电桩的输入端，负载电路连接充电桩的输出端，特征参量检测电路检测充电桩放电过程中的特征参量并发送给工控机监控系统，所述温湿度控制箱控制放电过程中充电桩周围环境的温湿度，所述温湿度控制箱包括箱体、温湿度传感器、制热设备、制冷设备、加湿设备和除湿设备；所述温湿度控制箱包括半导体检测单元、二次转换单元和信号处理单元，半导体检测单元包括两个半导体应变片Rε1(4)和Rε2(5)，半导体应变片Rε1(4)和Rε2(5)设在半径为r0的圆形膜片(3)上，圆形膜片(3)设在U型支座(1)上，膜片(3)与U型支座(1)间形成一个干燥的空气密封腔(2)，两个半导体应变片受到膜片(3)内外两侧的压力差和温度激励作用下输出电阻响应，二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，信号处理单元通过数据解耦分离出温度和湿度；所述的半导体应变片Rε1(4)设置在圆心位置，Rε2(5)设置在膜片(3)0.89r0的圆上，两个半导体应变片在气压激励下各自产生的电阻增量数值相同，正负相反。

2.根据权利要求1所述的充电桩性能测试装置，其特征在于，所述负载电路包括直流阻性负载、逆变器和短路连接，充电桩输出端通过多路接触器分别连接至各路负载，逆变器连接至电网。

3.根据权利要求1所述的充电桩性能测试装置，其特征在于，所述特征参量检测系统包括功率分析仪、电能质量分析仪、数据记录仪和示波器。

4.根据权利要求1所述的充电桩性能测试装置，其特征在于,所述二次转换单元包括两个相同的脉冲信号转换电路，一个半导体应变片对应连接一个脉冲信号转换电路，脉冲信号转换电路包括555定时器、电阻R和电容C，电阻R连接在555定时器的2号引脚和3号引脚之间，电容C连接在555定时器的2号引脚上，2号引脚和6号引脚短接，3号引脚和7号引脚短接，

555定时器的7号引脚输出脉宽信号到信号处理单元。

5.根据权利要求4所述的充电桩性能测试装置，其特征在于,所述脉冲信号转换电路的脉宽转换公式为τ＝ln2·C·R，式中τ为输出脉宽，R是电路接收的半导体应变片的电阻响应值，C为云母标准电容，脉宽输出τ与各自所接电阻R成正比。

6.根据权利要求1所述的充电桩性能测试装置，其特征在于,所述圆形膜片(3)根据半导体检测单元中的两个半导体应变片的应变变化分为正应变片区和负应变片区，以半径

0.63r0的同心圆为界。

7.根据权利要求1所述的充电桩性能测试装置，其特征在于，所述信号处理单元中设有GPS单元和大气压数值表，GPS单元连接在信号处理单元上用来定位传感器安装点的经纬度，查询安装点的大气压数值。

8.根据权利要求1所述的充电桩性能测试装置，其特征在于，所述信号处理单元中设有温度饱和水汽分压表，信号处理单元通过当前温度值调用相应的饱和水汽分压值。

说明书

一种充电桩性能测试装置

技术领域

[0001] 本发明属于汽车充电设备技术领域，具体涉及一种充电桩性能测试装置。

背景技术

[0002] 近年来，电动汽车发展态势迅猛，电动汽车充电设施建设作为电动汽车产业发展的基础和保障，同样发展迅速。充电机作为电动汽车充电设施的核心设备，其性能优劣关系到电动汽车充放电安全，同时作为终端配用电设备，其性能好坏也会对电网的安全稳定运行产生影响，因此随着电动汽车充电设施建设的日益扩大，充电机的入网检测工作日趋重要。

[0003] 另外，充电桩设备稳定运行需要保证其变压器工作在一定温度范围内，充电桩柜体内的湿度和温度能控制在标准环境下，变压器是充电桩的主要设备，其运行期间会产生热量，一部分可以散发到环境中，另一部分则用于为变压器本身加热，若不能及时散热导致变压器温度过高则可能降低变压器使用寿命甚至能损坏变压器。充电桩的二次设备也就是充电桩柜内的设备大都是弱电控制强电的设备，这些电子设备若长期暴露在野外的高湿环境条件下时，极易产生腐蚀或老化、电气设备及线路的爬电现象。因此，监控变压器温度和配电柜内湿度成为保证风电系统正常运行的重点之一。

发明内容

[0004] 根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种充电桩性能测试装置，通过模拟充电桩的充放电网络并检测各输入输出侧的电压、电流功率值，测试充电桩的工作性能。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种充电桩性能测试装置，包括模拟电路系统、特征参量检测电路、工控机监控系统和温湿度控制箱，所述模拟电路系统包括仿真电源和负载电路，仿真电源连接充电桩的输入端，负载电路连接充电桩的输出端，特征参量检测电路检测充电桩放电过程中的特征参量并发送给工控机监控系统，所述温湿度控制箱控制放电过程中充电桩周围环境的温湿度，所述温湿度控制箱包括箱体、温湿度传感器、制热设备、制冷设备、加湿设备和除湿设备。

[0006] 所述负载电路包括直流阻性负载、逆变器和短路连接，充电桩输出端通过多路接触器分别连接至各路负载，逆变器连接至电网。所述特征参量检测系统包括功率分析仪、电能质量分析仪、数据记录仪和示波器。所述温湿度控制箱包括半导体检测单元、二次转换单元和信号处理单元，半导体检测单元包括两个半导体应变片Rε1和Rε2，半导体应变片Rε1和Rε2设在半径为r0的圆形膜片上，圆形膜片设在U型支座上，膜片与U型支座间形成一个干燥的空气密封腔，两个半导体应变片受到膜片内外两侧的压力差和温度激励作用下输出电阻响应，二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，信号处理单元通过数据解耦分离出温度、湿度和相对湿度数据。所述的半导体应变片Rε1设置在圆心位置，Rε2设置在膜片0.89r0的圆上，两个半导体应变片在气压激励下各自产生的电阻增量数值相同，正负相反。所述二次转换单元包括两个相同的脉冲信号转换电路，一个半导体应变片对应连接一个脉冲信号转换电路，脉冲信号转换电路包括555定时器、电阻R和电容C，电阻R连接在555定时器的2号引脚和3号引脚之间，电容C连接在555定时器的2号引脚上，2号引脚和6号引脚短接，3号引脚和7号引脚短接，555定时器的7号引脚输出脉宽信号到信号处理单元。所述脉冲信号转换电路的脉宽转换公式为τ＝ln2·C·R，式中τ为输出脉宽，R是电路接收的半导体应变片的电阻响应值，C为云母标准电容，脉宽输出τ与各自所接电阻R成正比。所述圆形膜片根据半导体检测单元中的两个半导体应变片的应变变化分为正应变片区和负应变片区，以半径 0.63r0的同心圆为界。所述信号处理单元中设有GPS单元和大气压数值表，GPS单元连接在信号处理单元上用来定位传感器安装点的经纬度，查询安装点的大气压数值。所述信号处理单元中设有温度饱和水汽分压表，信号处理单元通过当前温度值调用相应的饱和水汽分压值。

[0007] 本发明有益效果是:对充电桩放电过程中的基本特征参量进行监测，实现充电桩入网前的性能检测，保证其安全性能。本发明提供的温湿度压力传感器，弹性元件系统结构简单、易于实施。通过温度和压差的激励，分离出温度和压力的响应结果。通过数据运算，分解出温度和压力数据，进一步求取湿度，利用一种传感器求解了多种环境因子，相较于传统的传感器只能采集一种单一的数据，有较大的改进。

附图说明

[0008] 下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

[0009] 图1是本发明的具体实施方式的系统结构框图。

[0010] 图2是本发明的具体实施方式的传感器中应变片的安装示意图。

[0011] 图3是本发明的具体实施方式的传感器的结构示意图。

[0012] 图4是本发明的具体实施方式的应变片的应变分布图。

[0013] 图5是本发明的具体实施方式的传感器工作原理结构框图。

[0014] 图6是本发明的具体实施方式的传感器的信号流程框图。

[0015] 图7是本发明的具体实施方式的脉宽信号转换电路图。

[0016] 其中，1为U型支座，2为空腔，3为膜片，4为半导体应变片Rε1，5为半导体应变片Rε2。

具体实施方式

[0017] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

[0018] 本发明的充电桩性能测试装置包括模拟电路系统、特征参量检测电路和工控机监控系统，模拟电路系统是模拟充电桩的工作环境及其运行情况，通过调节仿真电源和负载来模拟各种运行工况，达到对充电桩进行一个全面检测的目的，这个过程中，由于环境的温湿度对充电桩的性能和施使用寿命有较大的影响，因此，本发明的测试装置还包括温湿度控制箱，将工作环境的温湿度控制在一定的范围内，消除温湿度对其他参量测量的影响。

[0019] 模拟电路系统包括仿真电源和负载电路，仿真电源作为充电桩的输入端，在充电桩的标准充电电压的±15％范围内可调，模拟电网变化。充电桩的输出侧连接负载电路，负载电路可以包括多种负载，通过多路接触器来实现不同负载的切换，包括直流阻性负载，或者是将充电桩的正负输出端短路，检测短路后，充电桩的保护功能，或者将逆变器作为充电桩的负载，通过逆变器并网，将电能反馈给电网，使用阻性负载模拟电动汽车的蓄电池，将消耗大量的电能，使用逆变器并网，可节约能源。

[0020] 特征参量检测系统是在充电桩工作的过程中，利用传感器等设备测量充放电过程中的特征参量，通过特征参量来评价充电桩的性能，特征参量包括充电桩输入输出侧的电压电流值、输入端的谐波电流、输出的软启动时间以及纹波电压。本发明采用功率分析仪测量输入输出侧的电压电流值，用电能质量分析仪测量充电桩输入端的谐波电流，用数据记录仪测量充电桩输出的软启动时间，用示波器检测充电桩的纹波电压。

[0021] 工控机监控系统通过数据线连接接口板卡通信，接口板卡连接至特征参量检测系统中的各检测仪器，包括电压电流传感器、电能质量分析仪等。工控机监控系统实现的是远程监控各个设备的运行情况。

[0022] 上述的温湿度控制箱包括箱体、温湿度传感器、制热设备、制冷设备、加湿设备和除湿设备，制热设备、制冷设备、加湿设备和除湿设备配合传感器的检测实现对充电桩工作环境因子的控制。制热设备是电阻丝导电后在封闭的试验箱内产生热量，实现温度的升高。制冷设备采用蒸汽压缩制冷，其原理是利用氟利昂等液体的蒸发吸热从被冷却物体中吸热而实现制冷。加湿设备是利用水盘力的电热管进行加热产生蒸汽，然后蒸汽进入试验箱中，使得箱内的空气加湿。除湿设备是将空气抽入除湿设备内，通过热交换器，此时空气中的水分子冷凝成水珠，处理过后的干燥空气排到充电桩内，如此循环使充电桩内的湿度保持在适宜的相对湿度。

[0023] 本发明提供的空气温湿度传感器使用解析法从多种激励因素中分离出相应的转换响应，设计了一种由弹性膜片和U型支座组成的温湿度传感器，弹性膜片和U型支座间形成一个干燥空气密封腔，在膜片外表的圆心和靠周边的合适位置各配置了一个半导体应变片。以此装置来接收空气中的多种激励信息，再经过二次变换和信号处理后，就可得到温度，相对湿度和大气压等数据信息。该装置没有传统湿敏元件的时滞长、不稳定性和难以维护保养的问题，在恶劣环境中能保持转换精度和长期稳定性，且便于维护。本发明的温湿度传感器只用应变电阻传感器以转换多种大气状态参数，相比于传统的温湿度传感器，实现了单一的敏感结构具有多种转换功能的设计方法。

[0024] 所述温湿度传感器包括半导体检测单元、二次转换单元和信号处理单元，半导体检测单元中设有两个半导体应变片Rε1和Rε2安装在半径为r0的圆形膜片上，半导体应变片受压电阻发生变化输出电阻响应，二次转换单元接收半导体检测单元的输出信号，将电阻响应信号转换为脉宽信号，信号处理单元解耦分析二次转换单元的输出信号，分离出温度、相对湿度和大气压数据。

[0025] 所述半导体检测单元中，两个半导体应变片在气压激励下各自产生的电阻增量数值相同，正负相反，其中一个半导体应变片安装在圆心位置，另一个半导体应变片安装在半径0.89r0的同心圆的位置上。所述二次转换单元包括两个相同的脉冲信号转换电路，一个半导体应变片对应连接一个脉冲信号转换电路，脉冲信号转换电路包括555定时器、电阻R和电容C，电阻R连接在555定时器的2号引脚和3号引脚之间，电容C连接在555定时器的2号引脚上， 2号引脚和6号引脚短接，3号引脚和7号引脚短接，555定时器的7号引脚输出脉宽信号连接到信号处理单元。所述脉冲信号转换电路的脉宽转换公式为τ＝ln2·C·R，式中τ为输出脉宽，R是电路中的电阻，C为云母标准电容，脉宽输出τ与各自所接电阻R成正比。所述圆形膜片根据半导体检测单元中的两个半导体应变片的应变变化分为正应变片区和负应变片区，以半径0.63r0的同心圆为界。所述信号处理单元中设有GPS单元和大气压数值表，GPS单元连接在信号处理单元上用来定位传感器安装点的经纬度，查询安装点的大气压数值。所述信号处理单元中设有温度饱和水汽分压表，信号处理单元利用温度调用相应的饱和水汽分压值。所述集成温度相对湿度传感器设置在圆柱形的U型支座1上，圆形膜片3设置在U型支座1 的上表面，圆形膜片3选用黄铜膜片，U型支座1和黄铜膜片之间设有空气密封腔2，两个半导体应变片(包括4和5)安装在黄铜膜片的表面。

[0026] 所述信号处理单元利用大气中水蒸气分压力与敏感电阻之差，经二次变换后的脉宽及其对始终频率的计数之差成正比，大气环境温度与敏感元件的计数之和呈单值对应函数关系，计算出应变片所受差压值、水蒸气分压值和温度值。所述信号处理单元利用温度饱和水汽分压表，利用温度值调用相应的饱和水汽分压值，根据相对湿度的公式计算出相对湿度。

[0027] 本发明的温湿度传感器检测模块的具体检测方法如下：步骤一、连接安装传感器电路；步骤二、调整两个半导体应变片的安装位置，使两个半导体应变片受气压激烈作用产生的电阻增量相等，正负相反；步骤三、半导体应变片的电阻变化量输入到二次转换单元进行脉宽转换，输出脉宽信号；步骤四、信号处理单元接收二次转换单元输出的脉宽信号，利用道尔顿定律、应变片原理和解析法分析半导体应变片的变化量、温度和水蒸气分压数据，计算出待测点的相对湿度和大气压值。

[0028] 所述信号处理单元利用大气中水蒸气分压力与敏感电阻半导体应变片之差，经二次变换后的脉宽及其对始终频率的计数之差成正比，大气环境温度与敏感电阻的计数之和的对数成反比关系，计算出应变片所受差压值ΔP、水蒸气分压PW和温度值t。所述信号处理单元利用温度饱和水汽分压表，根据温度值调用相应的饱和水汽分压值，根据相对湿度的公式 计算出相对湿度，式中 为相对湿度，PWS为大气压中在某一温度下的饱和水汽分压力。下文通过公式推导详述本发明的温湿度传感器检测温度、湿度以及气压值的过程。一、大气状态参数

[0029] 道尔顿定律指出，混合大气的总压力等于各组成气体的分压力之和，如公式(1)所示：

[0030] PM＝Pd+PW(Pa)   (1)

[0031] 式中PM(Pa)为混合气体的总压力，Pd(Pa)为干燥大气的分压力，PW(Pa)为空气中所含水蒸气分压力，其中PW在PM占最大份额，为5％左右，故PM和Pd压力均比较接近标准大气压。

[0032] 相对湿度 的公式为：

[0033] 式中 表示相对湿度，PWS为大气压在某一温度下，饱和水汽分压力(Pa)，它随温度而变，可通过已知温度查表或由回归拟合曲线方程求得。由公式(1)可得，若通过仪表能测出差压PM-Pd，即可计算出PW，再以所测温度，在湿空气密度、水蒸气压力、含湿量对照表中找到PWS，便可由公式(2)算出相对湿度

[0034] 二、应变片及其转换特性

[0035] 传感器中应变片的安装示意图如图2所示，传感器的结构示意图如图3所示，应变片的转换特性及应变分布如图4所示。温湿度传感器为圆柱状结构，外壳包括U型支座1和圆形膜片3，圆形膜片3覆盖在U型支座1上，二者之间形成一个空气密封腔3，两个半导体应变片安装在圆形膜片3上，通过测量半导体应变片的电阻变化计算出温湿度传感器安装环境中的温度、相对湿度和大气压数据。

[0036] 混合大气压PM均匀作用于弹性膜片的外表面，于是膜片两侧的差压为：

[0037] ΔP＝PM- Pre＝PW+Pd- Pre(Pa)   (3)

[0038] 式中Pre＝4·104(Pa)为密封腔中设定的参照压力，标准大气压值为Pd＝101325(Pa)，从而可算出大气中水汽分压力PW(Pa)。

[0039] 在差压ΔP作用下，膜片表面上应力和应变的分布如下式所示：

[0040] 径向应力：

[0041] 径向应变：

[0042] 式(4)和(5)中，本发明选用弹性较好的黄铜膜片，E(Pa)为膜片弹性模量，约为 7*1010Pa，μ为泊松比，约为0.33，r0为圆形膜片3的外半径40(mm)，h为圆形膜片3的膜片厚度
0.1(mm)，b为U型支座1的厚度5(mm)，U型支座1的高度为10(mm)，ΔP为作用在膜片两侧的差压(Pa)，r(mm)为应变片位置的半径。

[0043] 若将已知常数代入(4)式，可得圆心应力σr＝0＝8*104*ΔP(Pa)   (6)。

[0044] 应变片的灵敏系数Kε和转换特性如公式(7)所示：

[0045]

[0046] 式中R0为t＝0℃和εr＝0时应变片电阻(Ω)，Kε约为125，ΔRε则为应变片在εr激励下电阻的变化量(Ω)，将(6)式代入(7)可得：

[0047]

[0048] 若将E＝7*1010Pa代入式可知，应变片所能输出的相对电阻变化，在最大量程下也只有 10-2量级，故需在装置中加入二次变换和信号处理电路，以获取所需的灵敏度和分辨力。

[0049] 三、二次变换和信号传送流程

[0050] 工作原理结构框图如图5所示，温湿度传感器包括半导体检测单元、二次转换单元、信号处理单元，半导体检测单元中设有两个半导体应变片，半导体应变片受压电阻发生变化输出电阻响应，半导体检测单元的输出端连接二次转换单元，二次转换单元接收半导体检测单元的输出信号，二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，二次转换单元的输出端连接信号处理单元，信号处理单元解耦分析二次转换单元的输出信号。

[0051] 信号流程框图如图6所示，二次转换单元包括两个相同的脉冲信号转换电路，脉冲信号转换电路由555定时器C1和C2组成，二次转换单元和信号处理单元还设有选通开关，选用 C3开关，信号处理单元主要组成为C4单片机。图6中Rε1和Rε2在PW和t激励下，各自产生不同的R1和R2响应，它们经两个相同的脉冲信号转换电路的C1、C2芯片555变换后，各自产生τ1和τ2(S)脉宽输出，该脉宽信号经C3开关选通后再送至C4单片机进行信号处理。脉冲信号转换电路如图7所示，电阻R连接在C定时器555的2号引脚和3号引脚之间，电容C连接在555定时器的2号引脚上，2号引脚和6号引脚短接，3号引脚和7号引脚短接， 555定时器的7号引脚输出脉宽信号连接到信号处理单元。由于应变片的不同，两个脉冲电路中的电阻和输出脉宽可以用R1和R2、τ1和τ2表示。

[0052] 脉宽转换公式：τ＝ln2·C·R(S)对应到两个脉冲信号转换电路即为：

[0053] τ1＝ln2·C0·R1(S)   (9)

[0054] τ2＝ln2·C0·R2(S)   (10)

[0055] 式中τ1和τ2为两个半导体应变片对应的两路脉宽输出信号，R1和R2为半导体应变-6片的电阻变化值计量单位为Ω，C0(F)为云母标准电容，约为0.72×10 F，上式表明脉宽输出与各自所接电阻R1和R2成正比。

[0056] 四、在多因素输入时，合成响应的解耦处理

[0057] 在τ1和τ2中隐含有水汽分压PW和温度t两种信息，如何能让其在后续的数据处理中分离，需通过数据解耦技术来实现信息分离和复原。

[0058] R1和R2电阻变化公式为：

[0059]

[0060]

[0061] 式中R0＝1000Ω为基准电阻；B＝4850(K)为半导体应变片的阻温系数；T0＝273(K) 为参照温度；T(K)为输入温度；ΔRε1和ΔRε2分别为R1和R2在大气压力激励下各自产生的电阻增量。由以上两式可知，如能让ΔRε1和ΔRε2数值相同，但正负相反，即(11)和(12) 式可变成：

[0062]

[0063]

[0064] 将以上两式相减或相加，就可分离出PW和t两种输入信息，即相加时R1+R2＝ft(T)，和相减时R1-R2＝fε(PW)，即和与差的结果只与单一输入信息一一对应，ΔRε1＝-ΔRε2＝ΔRε。

[0065] 参见图1，整个膜片外表面在差压ΔP作用下，以半径r＝0.63r0为界，区分为正负两个应变区。靠圆心部分内圆为正ε区，而靠周边外圆部分则为负ε区，在此两个区域的合适位置上，可以找到ε数值相等但极性相反的两个点，其一在圆心处，r1＝0，而另一点经(5)式计算为 r2＝0.89r0处。在此两点上配置两片性能相同的半导体应变片，并让其中心与膜片上参照点重合，于是就实现了式(13)和(14)的定量关系。

[0066] 将式(13)加式(14)得

[0067] 上式中已消除了ε信息对(R1+R2)数量上的干扰，然而R1和R2分别联接到555芯片的充放电电路中，故已无法将R1和R2直接相加，此时就需经过数据运算处理来实现。若让脉宽τ1和τ2在单片机中对时钟频率f0计数，则有计数值N1和N2为：

[0068] N1＝τ1·f0   (16)

[0069] N2＝τ2·f0   (17)

[0070] τ1+τ2＝(N1+N2)/f0(S)   (18)

[0071] 联立以上公式，并经过整理可得：

[0072]

[0073] 摄氏温度：t＝T-273(℃)   (20)

[0074] 式中各常系数是在R0＝1000Ω，C0＝7.2*10-6F和f0＝10MHZ条件下算出的。从R1和R2的二次转换信息中分离出应变和水蒸气分压PW等信息，将(13)式减去(14)式，可得[0075] R1-R2＝2ΔRε＝2R0Kε·ε(Ω)   (21)

[0076] 再利用τ1-τ2＝(N1-N2)/f0和(5)、(9)、(10)式等联立，经整理可得，[0077] ΔP＝10·(N1-N2)(Pa)   (22)

[0078] 公式(19)和(22)即为传感器的两种输入-输出特性方程，均有足够的灵敏度和分辨力。已知 式中PWS可通过温度t经查表或下述回归方程算出，

[0079] PWS＝a·EXP(b·t)(Pa)   (23)

[0080] 式中a为6.16(Pa)，b为0.064(1/℃)为拟合常数，于是得

[0081] PWS＝6.16·EXP(0.064·t)(Pa)   (24)

[0082] 大气压力不是一个定值，随着地区海拔高度的不同而存在差异，同时还随季节温度变化而稍有改变，对PW计算可近似地用下式描述：

[0083] PW＝ΔP+Pre-Bf(T)+h·8.76(Pa)   (25)

[0084] 式中h为当地海拔高度(m)，系数8.76(Pa/m)为大气压衰减斜率，f(T)为温度修正系数可经过实验测量数据的拟合曲线而加以估算。由于在沿海地区冬夏气压变化比为1.02，而在青海地区冬夏比仅为1.0026。均随温度下降而略有增加。故当不考虑温度微小影响，且在沿海地区时，式(25)可简化为：

[0085] PW＝ΔP+(Pre-B)＝10(N1-N2)+(Pre-B)(Pa)   (26)

[0086] 本发明解析过程的理论基础之一是标准大气压为常数，实际的大气压随当地海拔高度而变，当装置使用地区海拔高度与参照高度差异较大时，公式(3)中Pd应通过软件予以校正，以维持水汽分压力的数据转换精度。所以本发明在信号处理单元中设有GPS单元和大气压数值表，GPS单元连接在信号处理单元上用来定位传感器安装点的经纬度，查询安装点的大气压数值即传感器中的干燥空气腔内的分压力，结合信号处理单元计算出的大气中水蒸气分压力值，进而利用公式(1)：PM＝Pd+PW(Pa)计算出混合大气的压力值，即安装点的压力值。

[0087] 至此，温度、湿度、相对湿度的数值都能计算求解出来。本发明提供的温湿度传感器具有结构简单、易于实施。本发明中经解析法得到：大气中水蒸气分压力与敏感电阻之差，即经二次变换后的脉宽及其对始终频率的计数之差，成正比，而大气环境温度则与敏感元件的计数之和的对数成反比关系。本发明解析过程的理论基础是物理大气压为常数，实际的大气压随当地海拔高度而变，当装置使用地区海拔高度与参照高度差异较大时，应通过软件予以校正，以维持水汽分压力的数据转换精度。

[0088] 上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。