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湿度,作为重要的环境信息,对工业、农业和日常生活中都有着重要影响。作为湿度的测量器件——湿度传感器的研究越来越受到研究人员的重视。研究员们致力于研发灵敏度高,响应快速,湿滞小,性能稳定的湿度传感器,经过多年的努力,湿度传感器正向着新型化、集成化、多功能化、智能化等方向发展。传统湿度传感器的湿敏材料主要以电解质型、无机陶瓷型和有机高分子型材料为主。随着纳米技术的出现,纳米材料独特的物理化学性能越来越受到人们的关注。而在众多的纳米材料中,Ti02以其独特的化学稳定性、超大的比表面积成为湿敏材料的重要选择。本文以Ti02为研究对象,设计制备湿度传感器并搭建湿度检测系统,取得了一些有意义的成果。采用水热法在金叉指电极之间长出取向较好的Ti02纳米阵列。纳米棒沿着金电极表面向外生长,纳米阵列疏松多孔,直径大约20nm,长度大约500nm。并分别在6%—97%的相对湿度条件下测量样品的直流电阻(R)变化达3个数量级,响应和恢复时间分别是1-3s和5-6s,交流电容(C)变化达到3个数量级,响应和恢复时间分别是21-24s和1-3s。这可能是取向较好的Ti02阵列可以形成较好的水汽通道,有利于水分子进出,因此湿度传感器有着较好的灵敏度和响应速度。使用纳米湿度传感器搭建湿度测试系统,实现温湿度信息实时检测、USB存储、查询等功能。基于Ti02纳米湿度传感器的电气特性,本文采用RC振荡电路把湿度信号转化为频率信号,滤波后送入FPGA进行处理,通过等精度算法测量出频率值。系统顶层是利用SOPC Builder开发的硬件架构,通过添加指令,在NIOS II环境中进行软件设计,实现LCD显示控制和USB存储控制,从而解决Verilog设计资源消耗过多的问题。频率-湿度传递函数通过Matlab分段拟合生成,并在NIOSII中进行计算,求出湿度测量值。测量结果表明,在中高湿度环境中本湿度测量系统有较高的准确度和稳定性,低湿度下存在较大误差还需改进。使用USB存储功能可以摆脱上位机的限制,可以任意移动,方便野外监测。总的来说,本系统初步实现了湿度的实时检测、显示、存储和查询功能,达到了预期目标。