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湿度检测技术在气候监测、智能制造、智慧农业、航空航天等领域发挥着重要的作用。针对兆赫兹频率级别输出的石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)湿度传感器,虽然具有灵敏度高和响应速度快等优点,但存在体积大、功耗高、输出信号需要屏蔽缆线等问题。因此,本文通过对国内外技术现状和应用领域调研,提出以聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)为湿敏材料,结合石英音叉谐振器,设计一种数字型湿度传感器,该传感器具有体积小、功耗低、灵敏度高等特点。本论文采用理论分析和实验验证相结合的方法进行传感器的研究与设计。首先,对石英音叉谐振器的工作机理进行阐述,在分析PVA材料与水分子感湿特性的基础上,将PVA涂覆在石英音叉臂的顶端,结合PVA对水分子吸附、脱附而导致石英音叉臂质量的微小变化,引起石英音叉谐振频率的偏移;根据石英音叉臂质量变化与石英音叉谐振频率偏移之间的湿敏特性,通过仿真建立传感器湿度频率特性关系曲线,完成湿度传感器机理的理论分析。其次,采用ABS外壳及松香树脂对传感器结构进行封装,完成传感器原型设计,同时将石英音叉谐振频率振荡和分频电路与微处理器相结合实现对湿度频率信号的检测,亦可通过网络节点单元完成湿度参数的换算和数据可视化系统的搭建。最后,搭建恒温恒湿测试系统对传感器进行标定。测试结果表明:在室温20℃、11.3%RH～75.4%RH的范围内,灵敏度约为1.14Hz/(%RH),非线性误差约为5%,湿滞误差13.8%,重复性误差4.9%,响应时间和恢复时间分别是60s和105s左右,具有良好的重复性。本文设计的基于聚乙烯醇材料石英音叉湿度传感系统可实现对湿度信号的检测,具有灵敏度高、稳定性好等特点,并可通过远程可视化的方式进行湿度参数的实时监测,从而对其它基于石英音叉谐振式传感器的设计和应用提供有意义的借鉴思路。