一种湿度测试腔及装置的制作方法

本实用新型涉及湿度测试技术领域，具体的说是一种湿度测试腔及装置。

背景技术：

在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境湿度进行测量及控制。对环境湿度的控制以及对工业材料水分值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一。湿度测量从原理上划分有二、三十种之多，但湿度测量始终是计量领域中著名的难题之一，这是因为湿度受到其他因素(如压力、温度)的影响。此外，湿度的校准也是一个难题，国外生产的湿度标定设备价格十分昂贵。

干湿球测湿法，是18世纪就实用新型的测湿方法，历史悠久，使用最普遍。干湿球测湿法采用间接测量方法，通过测量干球、湿球的温度经过计算得到湿度值，因此对使用温度没有严格限制。干湿球测湿法利用干湿球方程换算出湿度值，而此方程是有条件的：即在湿球附近的气体流速必须达到某一值并保持平衡。由于对湿球附近气体的流速监测和控制的技术要求很高，普通用的干湿球温度计将此条件简化了，所以其准确度只有5～7％RH。在高温高湿环境下监测湿度，对监测设备有着极高的要求，样品气取样也是一大难题。基于上述原因，当今世界上能够应用于高温高湿环境中湿度测量的产品极少，且几乎为国外垄断。

技术实现要素：

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种湿度测试腔及装置。

本实用新型湿度测试腔的技术方案如下：

一种湿度测试腔，其包括测量池模块、与所述测量池模块上端密封连接的上腔模块和与所述测量池模块下端密封连接的排出器模块；在所述上腔模块中，从上至下设置有第一腔体和通过第三孔道与所述第一腔体连通的第二腔体，其中所述第三孔道的直径小于所述第一腔体和所述第二腔体；在所述上腔模块的侧壁上设置有用于分别连通差压传感器进气口和出气口的第四孔道和第六孔道，及用于安装第一温度传感器的第五孔道；在所述第二腔体下端还安装有喷嘴；在所述测量池模块中设有通孔，在所述通孔中设置有水缸，所述水缸设置于所述喷嘴下方；在所述测量池模块上还设置有与所述水缸连通的第一孔道和第二孔道，所述第一孔道用于安装第二温度传感器，所述第二孔道用于连接供水泵；所述排出器模块包括负压腔和与所述负压腔相连接的排出体；所述负压腔从上到下依次设置有第四腔体和通过第九孔道与所述第四腔体连通的第五腔体；在所述负压腔腔壁上设置有用于使所述第四腔体连通至弹射气源的第十一孔道；所述排出体插入所述负压腔的第四腔体中，使所述负压腔与所述测量池模块通过设置在所述排出体中的第十孔道相连通。

根据一个优选的实施方式，所述上腔模块包括第一圆盘、第二圆盘和设置于所述第一圆盘与所述第二圆盘之间的圆柱，所述第一腔体、所述第三孔道和所述第二腔体构成的通道沿轴向贯穿所述上腔模块；所述第一腔体通过所述第四孔道与设置在所述圆柱外侧面的第四孔道气管接头连通；所述第三孔道通过所述第六孔道与设置在所述圆柱外侧面的第六孔道气管接头连通；所述第四孔道气管接头与所述第六孔道气管接头分别与所述差压传感器的进气口和出气口连通；所述第二腔体的侧面设置有第五孔道，其将所述第二腔体与所述第二圆盘的外侧面连通；所述第五孔道用于设置有所述第一温度传感器。

根据一个优选的实施方式，在所述上腔模块还设置有第七孔道和第八孔道；所述第七孔道从所述第二腔体的旁边平行进入上腔模块，所述第八孔道从所述第二圆盘的侧面进入上腔模块，并且所述第七孔道与所述第八孔道连通，且与所述测量池模块连通；所述第七孔道的端口设置有气管接头，并通过气管与绝压传感器的入口连通，利用绝压传感器检测所述测量池模块中的压力。

根据一个优选的实施方式，在第一腔体的顶端设置有用于连接进气接头的第一螺纹；所述进气接头的中心为圆形通孔，其一端外壁上设置有与所述第一螺纹连接的第四螺纹；所述进气接头靠近所述第四螺纹一端的底面与所述第一螺纹底部平面之间设置有第三密封圈；在所述第二腔体的底部设置有用于连接所述喷嘴的第二螺纹；所述喷嘴上端设置有与所述第二螺纹连接的第三螺纹，并且在所述喷嘴上端面与所述第二螺纹底部平面之间设置有第七密封圈；所述喷嘴中设置有漏斗状的第十二孔道，其将所述第二腔体与所述测量池模块连通，所述喷嘴底端高于所述水缸的端面并对准所述水缸的中心。

根据一个优选的实施方式，所述测量池模块包括环形体，所述水缸通过包括第一支撑柱和第二支撑柱在内的支撑柱设置在所述环形体的内壁之间；在所述水缸与所述环形体之间设置有分别贯穿所述第一支撑柱和所述第二支撑柱的所述第一孔道、所述第二孔道，其中所述第二孔道的底面高于第一孔道的顶面；所述第二温度传感器通过所述第一孔道进入所述水缸中；所述第二孔道的端口设置有气体接头，并通过气管与供水泵连接。

根据一个优选的实施方式，在所述第二腔体下端形成有与所述环形体内壁紧密配合的凸起；在所述凸起外壁与所述环形体内壁之间，或者在所述凸起下端面与所述环形体之间设置有第二密封圈。

根据一个优选的实施方式，在所述第四腔体中，从上到下依次设置有第五螺纹、第四密封圈、圆柱腔、和锥形腔；在所述第五腔体设置第六螺纹；所述排出体从上到下依次设置有第七螺纹、第五密封圈、圆柱体、锥形体；所述第七螺纹与所述第五螺纹连接，使所述圆柱体与所述锥形体进入所述圆柱腔和所述锥形腔中，并保留一定的空隙；所述第十孔道设置于所述排出体的中心，且所述第十孔道的上端为向内的倾斜的锥形斜面；所述第四密封圈与所述排出体的圆柱体顶部的平面紧配合密封，所述第五密封圈与所述第五螺纹下部的光滑内壁紧配合密封；在所述排出器模块的上端面中心出还有设置有另一个与所述环形体内壁紧密配合的凸起，其中心为所述第四腔体的一部分，在所述凸起的外壁与所述环形体内壁设置有第六密封圈。

根据一个优选的实施方式，在所述测量池模块、所述上腔模块和所述排出器模块上均设置有至少两个连接柱过孔，连接柱依次穿过所述测量池模块、所述上腔模块和所述排出器模块上的连接柱过孔，将所述测量池模块、所述上腔模块和所述排出器模块连接固定在一起。

本实用新型湿度测量装置的技术方案如下：

一种湿度测量装置，其包括如上所述的湿度测试腔；还包括与所述上腔模块连接的第一温度传感器、差压传感器和绝压传感器、与所述测量池模块连接的第二温度传感器及与上腔模块连接的采样模块；所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述差压传感器和所述绝压传感器连接至处理模块，所述处理模块用于处理所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述差压传感器和所述绝压传感器检测到的数据。

优选的，处理模块可以为计算机等。

根据一个优选的实施方式，所述采样模块包括与所述上腔模块上端连接的采样管固定座、与所述采样管固定座连接的采样管连接头，以及设置在所述采样管固定座与采样管连接头之间的隔热垫；进气接头一端与所述采样管连接头相连接，另一端与所述上腔模块的第一腔体相连接，并且在所述采样管固定座与所述第一腔体的顶面之间设置有第一密封圈。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型结构简单、易于装配。

(2)本实用新型中流通路径为进气接头——上腔模块——测量池模块——排出器模块，气体在流经本实用新型的上腔模块后，可以通过差压传感器检测出流经第一腔体和第四孔道之间的压力差，进而计算出气体的流量。设置于第二腔体中的第一温度传感器检测出气体的温度，即干温。气体经过上腔中的喷嘴后，形成冲击射流，吹到水缸的液面上，使水缸中的水蒸发并带走热量，再由位于水缸中的第二温度传感器检测水的温度变化，即湿温。将干温和湿温信号传递给电子系统进行处理。当采样气体为负压时，可以通过排出器模块上的十一孔道通入压缩空气，在负压腔中形成负压，将样气吸入本实用新型中，再由排出器模块的第五腔体排出，气体流向单一，无死角，气体置换快。

(3)当样气为高温高湿气体时，不宜使用普通抽气泵抽取样气，本实用新型设置有排出器模块，可适用于样气高温高湿，且气源为负压和微正压的工况。

(4)本实用新型只需校准温度传感器即可准确测量，无需复杂的校准过程和设备，极大的降低了维护成本。

(5)本实用新型中各零部件均为市面上常见产品，其成本低廉，制造简单，便于大范围的推广应用。

附图说明

图1是本实用新型湿度测试腔的爆炸图；

图2是本实用新型湿度测试腔中上腔模块的立体图；

图3是本实用新型湿度测试腔中上腔模块的俯视图；

图4是图3中A-A剖视图；

图5是图3中B-B剖视图；

图6、图7是喷嘴的结构示意图；

图8是本实用新型湿度测试腔中测量池模块的立体图；

图9是本实用新型湿度测试腔中测量池模块的俯视图；

图10是本实用新型湿度测试腔中测量池模块的剖视图；

图11是本实用新型湿度测试腔中排出器模块的立体图；

图12是排出器模块中负压腔的俯视图；

图13是图12中A-A剖视图；

图14是排出器模块中排出体的俯视图；

图15是图14中A-A剖视图；

图16是本实用新型中进气接头的俯视图；

图17是图16中A-A剖视图。

附图标记列表

1-第一孔道，2-环形体，3-水缸，4-第二支撑柱，5-测量池模块连接柱过孔，6-第二孔道，7-第一支撑柱，8-第一圆盘，9-第二圆盘，10-上腔模块连接柱过孔，11-第一密封圈，12-第一腔体，13-第四孔道，14-第五孔道，15-第六孔道，16-第七孔道，17-第三孔道，18-第二密封圈，19-第二腔体，20-第八孔道，21-第三螺纹，22-第十二孔道，23-第三密封圈，24-第四螺纹，25-圆形通孔，26-第六密封圈，27-排出器模块连接柱过孔，28-第四密封圈，29-第四腔体，30-第五螺纹，31-第十一孔道，32-第九孔道，33-第五腔体，34-第七螺纹，35-第五密封圈，36-第十孔道，37-锥形体，38-圆柱体，39-采样管连接头，40-隔热垫，41-采样管固定座，42进气接头，43-上腔，44-金属铆柱，45-测量池，46-第二温度传感器，47-排出器模块，48-第四孔道气管接头，49-第六孔道气管接头，50-第五孔道气管接头，51-第一温度传感器，52-排出体，53-第十一孔道气管接头，54-连接柱，55-喷嘴，56-负压腔，57-圆柱，58-第一螺纹，59-第二螺纹，60-第六螺纹，61-第七密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

图1是本实用新型湿度测试腔的爆炸图，其示出了本实用新型湿度测试腔一种优选的实施方式。

湿度测试腔，其包括测量池模块45、与测量池模块45上端密封连接的上腔模块43和与测量池模块45下端密封连接的排出器模块47。测量池模块45、上腔模块43和排出器模块47相连通。

在上腔模块43中，从上至下设置有第一腔体12和通过第三孔道17与第一腔体12连通的第二腔体19，其中第三孔道17的直径小于第一腔体12和第二腔体19；在上腔模块43的侧壁上设置有用于分别连通差压传感器进气口和出气口的第四孔道13和第六孔道15，及用于安装第一温度传感器51的第五孔道14。在第二腔体19下端还安装有喷嘴55；

在测量池模块45中设有通孔，在通孔中设置有水缸3，水缸3设置于喷嘴55下方。在测量池模块45上还设置有与水缸3连通的第一孔道1和第二孔道6，第一孔道1用于安装第二温度传感器46，第二孔道6用于连接供水泵。

排出器模块47包括负压腔56和与负压腔56相连接的排出体52。负压腔56从上到下依次设置有第四腔体29和通过第九孔道32与第四腔体29连通的第五腔体33；在负压腔56腔壁上设置有用于使第四腔体29连通至弹射气源的第十一孔道31。排出体52插入负压腔56的第四腔体29中，使负压腔56与测量池模块45通过设置在排出体52中的第十孔道36相连通。

气体经进气接头——上腔模块——测量池模块——排出器模块，气体在流经本实用新型的上腔模块后，可以通过差压传感器检测出流经第一腔体和第四孔道之间的压力差，进而计算出气体的流量。设置于第二腔体中的第一温度传感器检测出气体的温度，即干温。气体经过上腔中的喷嘴后，形成冲击射流，吹到水缸的液面上，使水缸中的水蒸发并带走热量，再由位于水缸中的第二温度传感器检测水的温度变化，即湿温。将干温和湿温信号传递给电子系统进行处理，即可测得准确的湿度。

当采样气体为负压时，可以通过排出器模块上的十一孔道通入压缩空气，在负压腔中形成负压，将样气吸入本实用新型中，再由排出器模块的第五腔体排出，气体流向单一，无死角，气体置换快。

下面对本实用新型湿度测试腔各个模块进行具体说明。

如图1、图8至图10所示，测量池模块45，它是一个内部开孔的聚四氟乙烯或金属腔体。分为环形体2、水缸3以及与水缸和环形体相连接的三个支撑柱。环形体2上还有三个均匀分布的贯穿环形体上端面和下端面的连接柱过孔5。水缸3是高度低于环形体2的半边开口的腔体，它通过三个支撑柱固定在环形体2的中心。支撑柱均匀分布在水缸3和环形体2之间，在水缸3与环形体2之间有两个分别贯穿第一支撑柱7和第二支撑柱4的孔道，分别为第一孔道1、第二孔道6，使水缸3与环形体2外侧面连通。第二孔道6的底面高于第一孔道1的顶面，且第二孔道6的端口设置有第六孔道气管接头49，并通过气管与供水泵连接。

第二温度传感器46及其附属部件通过第一孔道1进入水缸3中。

如图1至5所示，上腔模块43，它的两端为圆盘，分别为第一圆盘8和第二圆盘9，中间为圆柱57。上腔模块的中心从上到下依次为第一腔体12、第三孔道17、第二腔体19。第三孔道17将第一腔体12和第二腔体19连通。在第一腔体12的顶端设置有第一螺纹58，在第二腔体19的底部有第二螺纹59，第一螺纹58和第二螺纹59的底部均有一个光滑的平面。

第一腔体12的侧面有第四孔道13，将第一腔体12与上腔模块的圆柱57外侧面连通。第二腔体19的侧面有第五孔道14，将第二腔体19与上腔模块的第二圆盘9外侧面连通。圆柱57上有第六孔道15，它将圆柱57外侧面和第三孔道17连通。上腔模块上还有第七孔道16和第八孔道20，第七孔道16从第二腔体19的旁边平行进入上腔模块，第八孔道20从第二圆盘9的侧面进入上腔模块，第七孔道16与第八孔道20连通，且与测量池模块45连通。

第四孔道13、第六孔道15的端口设置有第四孔道气管接头48、第六孔道气管接头49，并分别通过气管与差压传感器的进气口和出气口连通。气体从第一腔体12进入第三孔道17后，由于气路内径的缩小，会产生气阻，从而在差压传感器进气口和出气口之间产生压力差，该压力差与气体的流量成正比，通过采集差压传感器的压力差电信号，就可以换算出气体的流量。

第一温度传感器51及其附属部件通过第五孔道气管接头与第五孔道14连接。

第七孔道16的端口设置有第七孔道气管接头，并通过气管与绝压传感器的入口连通，利用绝压传感器检测测量池模块中的压力。

如图6、图7所示，上腔模块还包括喷嘴55，它的上端有第三螺纹21，与第二螺纹59连接。喷嘴55上端面与第二螺纹59底部平面之间设置有第七密封圈61，使其可以与第二螺纹59底部的平面紧配合密封。喷嘴55的中心有第十二孔道22，它将第二腔体19与测量池模块45连通，并对准水缸3的中心，喷嘴高于水缸3的端面。第二腔体19的气体流经第十二孔道22后形成冲击射流，吹在水缸的液面上，会加速水缸中的水蒸发，进而引起水缸中的水温变化。

第一圆盘8上有若干均匀分布的螺栓固定孔10以及内嵌的金属铆柱，用于固定各种类型的气管转接头。第二圆盘9上有个三均匀分布的螺栓固定孔10以及内嵌的金属铆柱44。

如图3所示，上腔模块43下端面上还有一个凸起，凸起的中心为第二腔体19的一部分，凸起的外围设置有第二密封圈18，第二密封圈18凸起外壁与环形体2内壁之间，使凸起可以与测量池模块45的环形体2内壁紧配合密封。作为一种优选，该密封圈18也可以设置于上腔模块43下端面上，并与测量池模块45环形体2的端面紧配合密封。

如图16、图17所示，上腔模块43还包括进气接头42，进气接头42的中心为圆形通孔25，它的外围一端为第四螺纹24，与第一螺纹58连接。进气接头42靠近螺纹一端的底面上设置有第三密封圈23，它与第一螺纹58底部的平面紧配合密封。

如图11至图15所示，排出器模块47，它包括负压腔56和排出体52。

如图12、13所示，负压腔的中心从上到下依次为第四腔体29、第九孔道32、第五腔体33。第九孔道32将第四腔体29和第五腔体33连通。

第四腔体29的从上到下依次为第五螺纹30、第四密封圈28、圆柱腔、锥形腔。第五腔体33带有第六螺纹60。圆柱腔的侧面设置有第十一孔道31，它将第四腔体29和排出器模块47外侧面连通，在第十一孔道31的端口设置有第十一孔道气管接头53，并通过气管连接到弹射气源。

如图14、15所示，排出体从上到下依次为第七螺纹34、第五密封圈35、圆柱体38、锥形体37。第七螺纹34与第五螺纹30连接。圆柱体38与锥形体37进入圆柱腔、锥形腔中，并保留一定的空隙。排出体的中心为第十孔道36，它将测量池模块45与第四腔体29连通，且第十孔道36的上端为向内倾斜的锥形斜面。第四密封圈28与排出体的圆柱体38顶部的平面紧配合密封，第五密封圈35与第五螺纹30下的光滑内壁紧配合密封。

排出器模块47的上端面中心还有一个凸起，凸起的中心为第四腔体29的一部分，凸起的外围设置有第六密封圈26，它可以与测量池模块45的环形体2内壁紧配合密封。排出器模块上还有三个均匀分布的贯穿排出器模块上下两端的连接柱过孔27。

连接柱54依次穿过上腔模块43上的连接柱过孔10、测量池模块45上的连接柱过孔5和排出器模块47上的连接柱过孔27，将测量池模块45、上腔模块43和排出器模块47连接固定在一起，构成了本实用新型湿度测试腔。

进一步的，为了实现本实用新型与外部气管的连接，在上腔模块的顶部还可以设置采样管固定座41、隔热垫40、采样管连接头39，并在气管接头42的周围设置有第七密封圈。具体的，进气接头42一端与采样管连接头39相连接，另一端与上腔模块43的第一腔体12相连接，并且在进气接头42与第一腔体12之间设置有第七密封圈。隔热垫40设置在采样管固定座41与采样管连接头39之间。

作为另一种优选的实施方式，本实用新型的材质为聚四氟乙烯质，也可以为铝材或其它具有良好硬度的材质。本实用新型通过对聚四氟乙烯或金属材质等物体进行机械加工，并在内部设置孔道的方式，有效的利用了空间，缩小了本实用新型的体积，并确保了密封性，降低了装配难度。

本实用新型还提供了一种湿度测量装置，其包括如上述实施例的湿度测试腔。此外还包括与上腔模块43连接的第一温度传感器、差压传感器和绝压传感器、与测量池模块45连接的第二温度传感器及与上腔模块43连接的采样模块；第一温度传感器、第二温度传感器、差压传感器和绝压传感器连接至处理模块，处理模块用于处理第一温度传感器、第二温度传感器、差压传感器和绝压传感器检测到的数据。优选的，处理模块可以为计算机等。

进一步的，采样模块包括与上腔模块43上端连接的采样管固定座41、与采样管固定座41连接的采样管连接头39，以及设置在采样管固定座41与采样管连接头39之间的隔热垫40；进气接头42一端与采样管连接头39相连接，另一端与上腔模块43的第一腔体12相连接，并且在采样管固定座41与第一腔体12的顶面之间设置有第一密封圈11。

气体经采样模块的进气接头——上腔模块——测量池模块——排出器模块，气体在流经本实用新型的上腔模块后，可以通过差压传感器检测出流经第一腔体和第四孔道之间的压力差，进而计算出气体的流量。设置于第二腔体中的第一温度传感器检测出气体的温度，即干温。气体经过上腔中的喷嘴后，形成冲击射流，吹到水缸的液面上，使水缸中的水蒸发并带走热量，再由位于水缸中的第二温度传感器检测水的温度变化，即湿温。将干温和湿温信号传递给电子系统进行处理，即可测得准确的湿度。

需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

另外，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。