一种渗透法湿度发生器用恒温体的制作方法

本发明涉及一种渗透法湿度发生器用恒温体，属于配气技术用恒温领域。

背景技术：

低湿测量领域的湿度发生器基于的原理有许多，如双温双压法、混合法、渗透法等。但是，由于低湿测量领域缺乏充分可靠的现场校准用标准湿度发生器，而渗透法湿度发生器同其它方法相比，具有结构简单、体积小、便于携带、易于量值传递、价廉、操作方便等优点，准确度能满足一般湿度测量仪器的检定要求，符合现场校准的需求。

渗透法湿度发生器其输出标准湿气量值的准确度主要与气体流量的设定、温度场的情况以及渗透管的性能有关。随着科学技术的发展，气体流量计准确度较以前大大提高，渗透管原材料的抗老化性能更优，因此只须保证渗透管所处恒温体温场的均匀稳定就可以实现标准样气的配置。

恒温体的设计结构关系到渗透室内温场情况，而恒温体温场情况关系到发生样气露点温度值的准确度，同时考虑到渗透管放置、各路渗透室温场相同、外置冷气路进入引起温场变化、安装过程中便携性等问题，因此合理设计恒温体结构尤为重要。目前便携式渗透法湿度发生器的研发过程中单独针对恒温体的研究报道较少，目前并未查到专门针对恒温体的专利。

CN 00214154、CN 02222688、CN 1765474A公开的渗透式配气装置，均未提及装置所用恒温体温场情况的影响。CN 2421650Y渗透管快速动态配气装置提及的恒温加热装置渗透室较少，用于标准样气配气较单一；且没有气体预热通道，导致冷气体未经热循环直接进入渗透室导致得到的标准样气不稳定；由于其采用加热丝缠绕加热，即外加热方式，加热丝外包裹保温棉后导致体积偏大，不能满足便携性的使用要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种渗透法湿度发生器用恒温体。该恒温体具有配气过程中温度场满足100℃使用要求且温场均匀稳定，设计结构紧凑，具有便携性，方便于渗透管更换等优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种渗透法湿度发生器用恒温体，包括：渗透室、气体循环暗道、加热棒通道、测温铂电阻通道、控温铂电阻通道和进气口。恒温体沿顶端向内部开设四路渗透室，即四个渗透室，需保证渗透室完全相同且两两对称；加热棒通道是恒温体沿底端向内部开设的通道，其位于四个渗透室正中心；在恒温体底部边角位置设置进气口，并连接至气体循环暗道，气体循环暗道为倒“U”结构，气体经过一个热循环后从渗透室底部进入。在恒温体侧壁上开设出气口，出气口将渗透室与外界连通；测温铂电阻通道开设在渗透室附近，用于测量渗透室的温度；控温铂电阻通道开设在加热棒通道附近用于控制加热棒的升温温度。

所述渗透室的直径大于渗透管的直径；渗透室设计紧凑，其深度满足恒温体高度的19/20，基本覆盖整个恒温体。渗透室与室盖连接处留有o型圈平台，保证气体流量无衰减。

所述加热棒通道数量为五个，其中一个位于四个渗透室正中心，两外四个均匀分布在四个渗透室周围，需保证加热棒通道与渗透室之间的距离相等；

所述加热棒通道数量为九个，其中一个位于四个渗透室正中心，另外八个均匀分布在四个渗透室周围，需保证加热棒通道与渗透室之间的距离相等；

所述恒温体材料为金属铝；

所述气体循环暗道用于解决外部气体进入恒温体配气温场不稳定问题。为了使气体循环暗道尽可能长，在恒温体底部边角位置设置进气口，并连接至气体循环暗道，气体循环暗道为倒“U”结构，气体经过一个热循环后从渗透室底部进入。出气口设置在侧壁，气体在恒温室里从下至上经过渗透管后通过出气口流出，从而带走渗透管渗出的水汽。每路渗透室的气体循环暗道无交叉，避免了某一通道渗透管漏水流经至其它通道现象。

工作过程：

首先恒温体的预处理分为六个步骤：

(1)对恒温体依次进行酒精或者丙酮清洗、超声波清洗、二次蒸馏水清洗，清洗机加工过程中残留的碎屑、灰尘等杂质；

(2)进气口、出气口安装快插接头；

(3)用压缩空气或者高纯氮气对各渗透室以及气体循环暗通道进行吹扫；

(4)恒温体各路渗透室放置对应的渗透管，封紧渗透室上盖；

(5)安装控温铂电阻、测温铂电阻、加热棒；

(6)用聚氨酯发泡剂对恒温体进行发泡处理；

上述步骤完成后，通过控温仪表连接固态继电器对恒温体进行加热，控制恒温体的温度，使恒温体内部的温场达到100℃并保持均匀稳定。

当温度恒定后，通过质量流量控制器用于控制流经各路渗透室的气体流量，通过指示灯开关连接电磁阀对每路渗透室通断分别进行控制，露点值低于-70℃的外部气体进入恒温体后首先经过气体循环暗道预热，预热后的气体流经渗透室与渗透管渗透出的湿气混合，得到标准样气。

采用精密露点仪作为标准器，通过三通转换阀、一路连接标准器以及一路连接被校仪器，对工作用露点仪、水分仪以及电解式湿度计等低湿仪器进行校准。

有益效果

1、合理设置控温铂电阻通道与测温铂电阻通道，通过控温铂电阻与测温铂电阻配合使用实时监测并控制渗透室内的温度，保证了各路渗透室温场为稳定值100℃。

2、设置气体循环暗道，使气体经过热循环后进入恒温体的渗透室，保证了发生样气露点温度值的准确度。同时保证了各路渗透室气体不相互交叉影响。

3、合理选择恒温体材料、加热方式、加热棒的个数、恒温室的布局，保证了各路渗透室温场均匀一致，恒温体体积小、重量轻、具有便携性。

4、合理设计进气口、出气口位置，便于渗透管的更换。

附图说明

图1是本发明的上视图；

图2为图1基础上的A-A剖面图；

图3为图1基础上的B-B剖面图；

图4为图3基础上的C-C剖面图；

图5为图4基础上的D-D剖面图。

其中，1—渗透室、2—气体循环暗道、3—加热棒通道、4—测温铂电阻通道、5—控温铂电阻通道、6—进气口、7—出气口。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本发明提出的渗透法湿度发生器用恒温体，尺寸为110*110*200(mm)，恒温体沿顶端向内部开设四路渗透室1，四路渗透室1完全相同且两两对称，其均布在恒温体上，深度为190mm。四路渗透室同大小、同深度，均匀分布在中心周围，设计紧凑，其深度满足恒温体高度的19/20，基本覆盖整个恒温体。渗透室与腔盖连接处设置内螺纹，并留有o型圈平台，通过拧螺纹压紧o型圈，气体流量无衰减。从恒温体沿底端向内部开设加热棒通道3，控温铂电阻通道4和测温铂电阻通道5，其中加热棒通道设计在四个渗透室1正中心，控温铂电阻通道4和测温铂电阻通道5分布在加热棒通道3两侧，控温铂电阻4通道尽可能靠近加热棒通道3，测温铂电阻5通道尽可能靠近渗透室1。沿恒温体底部边角向内部开设进气口6，并连接至气体循环暗道2，气体循环暗道2为倒“U”结构，气体经过一个热循环后从渗透室底部进入。在恒温体侧壁上开设出气口7，出气口7将渗透室1与外界连通；进气口6与出气口7尺寸均为G1/8螺纹孔。四路渗透室1分别对应独立的气体循环暗道2，各路渗透室无交叉影响。

金属良导体导热材料由好到差依次为金、银、铜、铝等等。由于金、银价格昂贵，铜、铝两种材料价格便宜，且不与水发生反应，由于铜相对于铝来讲较重，因此考虑到便携性要求，选用金属铝作为恒温体材料，其纯度高于99.99％，保证加热过程中不会挥发杂质污染渗透管；

本发明的工作过程如下：

首先恒温体的预处理分为五个步骤：

(1)对恒温体依次进行酒精或者丙酮清洗、超声波清洗、二次蒸馏水清洗，清洗机加工过程中残留的碎屑、灰尘等杂质；

(2)进气口、出气口安装快插接头；

(3)用压缩空气或者高纯氮气对各渗透室以及气体循环暗通道进行吹扫；

(4)安装控温铂电阻、测温铂电阻、加热棒；

(5)用聚氨酯发泡剂对恒温体进行发泡处理；

上述步骤完成后，在其中一路渗透室中预置三支经过计量的贴片式铂电阻，三支铂电阻分别处于渗透室的上、中、下三个位置，且放置时避免与渗透室壁相接触。铂电阻引线至恒温体外并连接至温度测试仪，通过控温仪表连接固态继电器对恒温体进行加热，控制恒温体的温度，当控温仪表温度达到100℃后稳定30min后，测试三支贴片式铂电阻的温度值为100.1℃、99.9℃、99.9℃。

取出贴片式铂电阻，在恒温体四路渗透室放置尺寸为φ12*11.5、φ10*9、φ10*8、φ10*6的四种渗透管，封紧渗透室上盖；

升温达到100℃恒定30min后，露点值低于-70℃的外部气体进入恒温体，通过质量流量控制器控制流经各路渗透室的气体流量为0.5L/min，通过指示灯开关连接电磁阀对四路渗透室通断分别进行控制。

采用精密露点仪作为标准器，通过三通转换阀，一路连接标准器，一路连接被校仪器，对工作用露点仪、水分仪、电解式湿度计等低湿仪器进行校准。通过观察精密露点仪露点温度值，稳定后30min进行记录，四路渗透室的标准湿度为-29.9℃、-40.3℃、-50.2℃、-59.9℃。

该恒温体温场均匀稳定，设计结构紧凑，体积小，方便拆卸，非常具有便携性。由其搭建的渗透法湿度发生器配置标准样气准确度高，重复性好，非常适用于现场校准。