专利名称：一种利用声速变化的超声气体相对湿度检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波传播速度测量的技术领域，具体涉及一种通过测量超声波传播速度来实现对气体相对湿度的检测方法及装置。
背景技术：
气体湿度反映的是气体中水分的含量，是环境监测中一个重要的参数指标。工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门都需要经常对环境的湿度进行测量和控制；在日常生活中，空气湿度对人的健康也有着重要的影响，湿度的测量可以对人体舒适度作出衡量，从而提高人的舒适度，改善人类的生活环境。可见，对环境湿度的控制以
及对工业材料水份值的检测与分析都已经成为了比较普遍的技术要求之一。但是，在常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数。测量湿度要比测量温度等参数要复杂得多。这是由于温度是一个独立的被测量，而湿度却受到大气压强、温度等因素的影响，而且，湿度的校准也是一个难题。目前测量湿度的方法有很多。人工操作的有毛发湿度计、干湿球湿度计、露点法等等。前两种方法一般存在滞后和精度不高等固有缺点；露点法的成本高，而且需要专业的操作人员，并且对污染物敏感。电子测量最常见的是利用电容式湿度传感器测量，比如利用电容式湿度传感器测量的“用于确定气体湿度的装置和方法”(专利申请号01812581. 6)、“温湿度测量装置”(专利号200920106276. 2)等。电容式传感器缺点在于输出具有非线性，并且寄生电容的影响往往降低传感器的灵敏度，导致测量精度降低。而且目前的湿度测量装置都必须把装置放置于待测气体中持续一定时间方能获得较为精确的结果。针对目前现有的气体湿度检测方法和装置的缺陷，本发明提出了一种全新的、基于声学的测量气体湿度的装置，并且通过抽取待测样本检测的形式取代传统的放置测量装置于待测样本中的方法。本发明的检测方法新颖，装置构造简单，测量便捷，成本也比较低，使用范围广。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种利用声速变化的超声气体相对湿度检测方法及装置。一种利用声速变化的超声气体相对湿度检测方法，其通过测量声波在100%湿度、0%湿度和当前湿度条件下的传播速度得到当前所监测环境的相对湿度指数X = —-— X 100%
cIOO — cO其中，X代表待测环境的相对湿度，cT表示在待测环境中测得的声波速度，C0表示湿度为0%时的声波速度，C100表示湿度为100%时的声波速度。进一步的，所述检测方法中，通过驻波法测量设定频率f 的正弦声波在气体中传播时的波长\，进而计算出声波的传播速度。进一步的，所述检测方法中，通过DSP信号发生器产生正弦信号，通过超声波发射器SI转换为声波并向超声波接收器S2发射，超声波接收器S2把接收到的超声波转换成电压信号，超声波接收器S2在接收超声波的同时还会反射一部分超声波，并与超声波发射器SI发出的超声波产生定域干涉，根据波的干涉理论，当SI和S2之间距离L恰好为半波长的整数倍时，即
权利要求
1.一种利用声速变化的超声气体相对湿度检测方法，其特征在于通过测量声波在100%湿度、0%湿度和当前湿度条件下的传播速度得到当前所监测环境的相对湿度指数
2.根据权利要求1所述的利用声速变化的超声气体相对湿度检测方法，其特征在于通过驻波法测量设定频率f的正弦声波在气体中传播时的波长、，进而计算出声波的传播速度。
3.根据权利要求1所述的利用声速变化的超声气体相对湿度检测方法，其特征在于通过DSP信号发生器产生正弦信号，通过超声波发射器SI转换为声波并向超声波接收器S2发射，超声波接收器S2把接收到的超声波转换成电压信号，超声波接收器S2在接收超声波的同时还会反射一部分超声波，并与超声波发射器SI发出的超声波产生定域干涉,根据波的干涉理论，当SI和S2之间距离L恰好为半波长的整数倍时，即
4.实现权利要求1 3任一项所述检测方法的装置，其特征在于包控制显示模块和测量腔，其中，控制显示模块包括DSP控制模块、显示模块和电源模块；所述DSP控制模块与电源模块和显示模块连接，DSP控制模块还与测量腔中的超声波发射器和超声波接收器连接，所述DSP控制模块用于产生固定频率超声波信号供超声波发射器发射，控制超声波接收器的移动，并进行运算处理；数码管显示模块主要是把DSP控制模块运算的结果显示在显示模块上；电源模块负责整个装置的电力供给。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于还包括与DSP控制模块连接的USB输出模块，USB输出模 块负责把测量得到的数据导入到计算机等设备中。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于测量腔包括腔体，腔体一端设有用于抽取样本气体的活塞，活塞内侧面测设超声发射器，腔体中还设有可滑动的超声接收器，腔体的另一端由盖子密封。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述腔体内还设有一个超声加湿器E，用于以保证腔体内湿度达到100%。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述腔体中还包括在0%湿度条件下用于确保腔体内部气体完全干燥的透气膜F，透气膜F放置在腔体出口。
全文摘要
本发明公开了一种利用声速变化的超声气体相对湿度检测方法及装置，所述检测方法通过测量声波在100%湿度、0%湿度和当前湿度条件下的传播速度得到当前所监测环境的相对湿度指数。检测装置包控制显示模块和测量腔，其中，控制显示模块包括DSP控制模块、显示模块和电源模块；所述DSP控制模块用于产生固定频率超声波信号供超声波发射器发射，控制超声波接收器的移动，并进行运算处理；数码管显示模块主要是把DSP控制模块运算的结果显示在显示模块上；电源模块负责整个装置的电力供给。本发明具有对测量环境要求低，仪器价格便宜，测量方便快捷，测量结果准确、可靠等优点，有着重要的实际应用价值。
文档编号G01N29/024GK102980941SQ20121048806
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者宁更新, 叶家恒, 韦岗, 聂文斐 申请人:华南理工大学