簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 張君豪
Chun-Hao Chang
論文名稱: 電容式濕度感測器自動校正與檢測系統之研製
Implementation of Automatic Calibration and Inspection System for Capacitive Polymer Hygrometers
指導教授: 蔡明忠
Ming-Jong Tsai
口試委員: 李敏凡
吳秋松
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 自動化及控制研究所
Graduate Institute of Automation and Control
論文出版年: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 95
中文關鍵詞: 相對濕度電容式濕度計自動化校正品管資料擷取
外文關鍵詞: Relative Humidity, Capacitive Polymer Hygrometers, Automatic Calibration and Inspection System, Data Acquisition
相關次數: 點閱:490下載:4
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 濕度對於一般生活或工業應用都有相當重要的影響,但濕度是不可視且難以查覺其變化的物理量,故濕度計的存在有其必要性。濕度計的準確度必須靠校正來取得,不同於一般消費性電子產品的大量生產方式,濕度計必須針對每個產品做濕度的校正及檢測。濕度計校正的重點分為兩部份,一部份是濕度計,另一部份則是校正環境。本論文研究的重點在於校正環境,提供校正的環境是否具有足夠的精確度及穩定性,因為相對濕度受到環境溫度的影響極大,若無法穩定地控制環境溫度,將不可能得到穩定的相對濕度校正環境。本研究透過修改設備架構改善現有缺點,提供更穩定、精確的濕度校正環境,並同時以自動化的方式來取代傳統的人工校正,節省大量的人工成本。
    本研究中針對電容式濕度計設計自動化校正品管系統,包括標準化之溫濕度腔體建置、自動感測器資料擷取與校正運算,以自動化的軟體進行全自動的校正及檢測流程。在修改後的設備架構中,可同時校正及檢測24支電容式濕度計,並將作業中的設備與接線加以簡化;研究結果顯示不但可提昇產能、提高產品品質,且可縮短人工作業時間、避免因人為操作而產生的疏失。應用於產品量產時,其最大產能可達到原來的6倍,同時透過穩定濕度校正環境與多項式回歸演算,更可提升產品的品質水準,增加產品的精確度、減少誤差,具有更佳的產品良率。


    The humidity is important to human’s life and industry applications, but the humidity is invisible and difficult to detect. Therefore, a precise hygrometer is necessary for the humidity measurement. Hygrometer accuracy is depended on calibration, and the production is different to consumer electronics, each hygrometer must be calibrated and tested. There are two important parts for hygrometer calibration. One is the hygrometer itself, and the other is the environment of humidity calibration. Because relative humidity is greatly affected by temperature, it is not possible to obtain a stable and correct humidity environment if the temperature cannot be stably controlled. The purpose of this study is to improve the environment of calibration and construct an automatic calibration and inspection system for Capacitive Polymer Hygrometers.
    The system includes standard calibration environment setup, automatic data acquisition and calculation, and auto-process calibration and inspection. In this system, and it has ability to automatically calibrate and inspect 24 pcs of hygrometers at the same time. The wires between sensors and equipment are simplified. From the experimental results, it increases production capacity and improves the quality, and also shortens the calibration time of manual operation and avoids the mistakes caused by a human operation. The maximum capacity is up to 6 times of original capacity. It also improves the quality by stabilizing the calibration environment and polynomial regression, and increases the accuracy of hygrometers.

    摘 要 I 誌 謝 III 目 錄IV 圖 目 錄VII 表 目 錄X 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 2 1.3 研究方法 3 1.4 本文架構 4 第二章 相關技術與文獻探討 5 2.1 濕度與露點 5 2.2 電容式濕度計感測原理 10 2.3 電容式濕度計校正原理 12 2.4 相對濕度校正標準 15 2.4.1 雙壓力法 15 2.4.2 分流法 15 2.4.3 飽和鹽液法 16 2.5 文獻探討 17 2.6 架構分析與研究 19 2.6.1 現有濕度計與濕度設備架構 19 2.6.2 現有校正系統之缺失 22 2.6.3 校正設備改善架構規劃 24 第三章 系統架構與程式設計 28 3.1 設備與儀表整合 28 3.1.1 訊號轉換設備 35 3.1.2 集線設備 36 3.1.3 節省設備空間 37 3.1.4 濕度設備 40 3.2 校正與檢測軟體 43 3.2.1 參數設定 46 3.2.2 類比設定 47 3.2.3 顯示頁面 48 3.2.4 自動報表儲存設定 49 3.2.5 生產資訊頁面 50 3.2.6 校正及檢測點設定頁面 52 3.2.7 即時監測頁面 53 3.2.8 數據記錄頁面 54 3.2.9 平均值記錄 55 第四章 實驗結果與討論 56 4.1 濕度穩定實驗結果 56 4.2 減少濕度誤差實驗結果 58 4.3 自動校正品檢實驗結果 63 4.4 切換大量參數實驗結果 70 4.5 即時監控量測實驗結果 72 4.6 產品同步寫入實驗結果 74 4.7 避免人為操作疏失 75 4.8 增加產能實驗結果 76 第五章 結論及未來發展方向 77 5.1 研究結論 77 5.2 未來發展方向 79 參考文獻 81

    [1] 中央氣象局,大氣概述, 2018,https://www.cwb.gov.tw/V7/knowledge/encyclopedia/me013.htm
    [2] American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ASHRAE Handbook Fundamentals (I-P edition), Inc. New York, 1993.
    [3] Lawrence, Mark G, “The Relationship between Relative Humidity and the Dew point Temperature in Moist Air: A Simple Conversion and Applications”, Amer. Meteor. Soc., Vol. 86, No. 2, pp.225-233, February 2005.
    [4] IST Humidity Sensor,P14-W data sheet,2018,https://www.ist-ag.com/sites/default/files/DHP14-W_E.pdf
    [5] 陳福春,感測與轉換器(三版),高立圖書,2004。
    [6] 台灣區冷凍空調工程工業同業公會,感測器量測原理& 應用,2018,http://www.hvac-net.org.tw/CKEdit/upload/files/感測器_濕度計.pdf
    [7] 吳朗,感測與轉換,全欣出版社,1992。
    [8] 盧明智,感測器應用與線路分析,全華圖書,2008。
    [9] 徐同舉,新型感測器基礎,機械工業出版社,北京,1987。
    [10] 謝宇,迴歸分析,五南出版社,2013。
    [11] 陸慈宏,相對濕度計校正與量測不確定度之研究,碩士論文,國立中興大學生物產業機電工作學系,2003。
    [12] 陳加忠、曹之祖,相對濕度計標準校正裝置之製作試驗,中華農業研究41(4):pp. 371-381,1992。
    [13] Bob Hardy,“Trust but verify-practical approaches to humidity generation and measurement”,RH system,Albuquerque,NM,USA,Copyright 2000.
    [14] 周佳德、蔡明忠、朱仁誠,溫濕度感測器自動化品管檢測系統研發,機械月刊,2012.7月.第444期,pp.26-45.
    [15] 宇田控制科技股份有限公司,THS30X Series data sheet,2018,https://www.yuden.com.tw/uploadfiles/423/proimages/new_spec/EYC/EYC_THS30X-TC-20161201_zh-tw_.pdf
    [16] RH system 473,manual,2018,http://www.rhs.com/manuals/473_manual.pdf
    [17] Brian McNoldy,溫度、相對濕度及露點關係式,http://andrew.rsmas.miami.edu/bmcnoldy/Humidity.html
    [18] TAF財團法人全國認證基金會,ISO/IEC 17025:2005測試與校正實驗室能力一般要求,實驗室認證規範 TAF-CNLA-R01(2)。
    [19] Wiederhold, P. R., “Water vapor measurement”, Marcel Dekker, Inc. ISBN: 0-8247-9319-6, pp. 70-81,159,160,1997.
    [20] Thunder Scientific,Model 2500 "Two-Pressure" Humidity Generator http://www.thunderscientific.com/humidity_equipment/model_2500.html
    [21] 國家度量衡標準實驗室,雙壓力濕度產生器量測系統,https://www.nml.org.tw/service/calibration-verification/71-tw/services/measurement-standards-services/correction-energy-and-charges/humidity-standard/502-2007-08-01-05-00-00.html,2018。
    [22] 楊更更,Modbus軟件開發實戰指南,清華大學出版社,2017。
    [23] 惠汝生,LabVIEW 8.X圖控程式應用,全華圖書,2006。
    [24] 邱瑞慶,電容式聚合物露點計品質檢測與線性化校正系統研究,碩士論文,國立台灣科技大學自動化及控制研究所,2013。

    QR CODE