基于渗透法的湿度发生装置及其工作方法与流程

本发明涉及一种用于测地的基于渗透法的湿度发生装置及其工作方法，属于环境测量领域。

背景技术：

湿度影响着自然界的物理、化学和生过程湿度影响着自然界的物理、化学和生过程，湿度也，湿度也，湿度也影响气体的热、电光和传影响气体的热、电光和传影响气体的热、电光和传影响气体的热、电光和传影响气体的热、电光和传影响气体的热、电光和传影响气体的热、电光和传影响气体的热、电光和传递方面的特性。在有些场所，湿度。在有些场所，湿度。在有些场所，湿度。在有些场所，湿度。在有些场所，湿度还影响固体和液材料中的水分含量，从而引起材料的尺寸变化，甚至腐蚀材料。随着石油化工、电子力冶金以及超低温等尖端随着石油化工、电子力冶金以及超低温等尖端科学技术的快速发展，湿度测量与控制日益受到人们重视科学技术的快速发展，湿度测量与控制日益受到人们重视。因此，湿度测量方法的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。湿度的测量与控制，在国民经济建设中具有重要意义。因为湿度影响着自然界的物理、化学和生物过程；影响气体的多个方面的特性，包括热、电、光和传递过程；还会影响材料中的水分含量，导致材料的尺寸发生变化，此外湿度还能引起金属的腐蚀，甚至能决定生物的生死存亡等等。湿度的测量与控制还广泛应用于航空、航天、仓储、气象、电力、石油化工、半导体制造、原子能、微电子、超高纯气体供给系统等领域。湿度测量已成为国际标准化组织和国际有关技术委员会关注的焦点。随着社会发展，人们对于低湿测量提出了越来越高的需求，尤其在国防系统，为了保证科研、生产、使用及实验工作正常进行，对湿度的测量与控制提出了更高的要求，好多单位均要求实行现场校准。因为现场校准，既避免了运输过程中的损坏，又避免了因为现场环境与实验室环境不同而产生的偏差。因此在低湿领域，开发适用于现场校准的标准湿度发生器是非常必要的。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于渗透法的湿度发生装置。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种基于渗透法的湿度发生装置，包括气源系统、恒温箱系统、温度控制系统以及数据采集与显示系统，所述恒温箱系统与温度控制系统之间相互传递信号，所述气源系统和所述温度控制系统分别和数据采集与显示系统连接，其中所述温度控制系统由温度控制器、加热装置、恒温箱和温度传感器构成，所述气源系统由空气压缩机、空气干燥机、浮子流量计和质量流量计构成，所述数据采集与显示系统包括嵌入式一体化触摸屏。

优选的，上述发生装置的工作过程是空气经过气源系统成为干燥载气，再通过恒温箱系统形成低湿气体。

优选的，上述恒温箱系统向温度控制系统发送温度信号，温度控制系统向数据采集与显示系统发送温度信号。

优选的，上述温度控制系统向恒温箱系统反馈控制信号，所述气源系统向数据采集与显示系统发送流量信号。

优选的，上述数据采集与显示系统向用户输出湿度信息、渗透率信息、温度信息和流量信息。

相较于现有技术，本发明提供的基于渗透法的湿度发生装置，布局合理、实用轻便，体积小巧，可靠性高，便于携带，可以制备不同露点的高纯度低湿气体，该装置整体运行稳定，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明基于渗透法的湿度发生装置结构示意图；

图2为本发明温度控制系统原理示意图；

图3为本发明数据采集与显示系统原理示意图。

附图标记：1-气源系统；2-恒温箱系统；3-温度控制系统；4-数据采集与显示系统；5-温度控制器；6-加热装置；7-恒温箱；8-温度传感器。

具体实施方式

本发明提供一种基于渗透法的湿度发生装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供的基于渗透法的湿度发生装置，包括气源系统1、恒温箱系统2、温度控制系统3以及数据采集与显示系统4，恒温箱系统2与温度控制系统3之间相互传递信号，气源系统1和温度控制系统3分别和数据采集与显示系统4连接，其中温度控制系统3由温度控制器5、加热装置6、恒温箱7和温度传感器8构成，气源系统1由空气压缩机、空气干燥机、浮子流量计和质量流量计构成，数据采集与显示系统4包括嵌入式一体化触摸屏。

本发明的工作原理是：发生装置的工作过程是空气经过气源系统1成为干燥载气，再通过恒温箱系统2形成低湿气体。恒温箱系统2向温度控制系统3发送温度信号，温度控制系统3向数据采集与显示系统4发送温度信号。温度控制系统3向恒温箱系统2反馈控制信号，气源系统1向数据采集与显示系统4发送流量信号。数据采集与显示系统4向用户输出湿度信息、渗透率信息、温度信息和流量信息。

本发明的主体设计为：湿度发生装置产生一定湿度的气体，首先需要高纯度的干燥载气。干燥载气的作用是在渗透室和渗透管产生的水蒸气充分混合，作为水蒸气的载体。在本发明中，采用一台无油空气压缩机和一台空气干燥机来制备干燥载气。无油空气压缩机从周围环境中吸收空气，经过压缩给气体加压同时去油。去油的目的是为了后续在干燥机中达到最佳干燥效果。经过空气压缩机的气体具有了一定的压力和流速，之后进入空气干燥机。在设计方案中，最终输出低湿气体中的含水量应该是全部由渗透管产生的，这样可以根据渗透管的材料、形状、温度计算出渗透率，从而能够产生符合要求的低湿气体。所以要求水蒸气的载体的含水量极其低，达到可以忽略的程度。经过空气干燥机后，气体进入恒温箱中的渗透室，与水蒸气混合。为了达到调节流量的目的，在空气压缩机和空气干燥机之间接有一个浮子流量计；在空气干燥机和恒温箱之间接有一个质量流量计。浮子流量计的作用是粗测流量，对精度要求不高，但由于空气压缩机输出的气体具有较大的压力，因而在强度方面要求浮子流量计能够承受较大的压力。质量流量计的作用是精测流量，干燥载气的流量和渗透管的渗透率共同决定了最终输出气体的湿度，所以对质量流量计的要求是精度高，稳定性好。

本发明的恒温箱系统2的渗透管的工作环境应该是在一个温度恒定的环境中，能够制备三种不同湿度的低湿气体，所以在结构上要有三个互相隔离的渗透室。这三个渗透室的分布应当是对称的，这样有利于热量的均匀分布，同时在选材上要选择合适的材料，做到既有利于热量传导，又能够减轻重量。另外需要注意的是，渗透室两端的阀门必须同步切换，这样才能保证不同湿度的气体不会相互干扰。

本发明为了使恒温箱系统2的温度保持在某一个范围内，必须有一套完整可靠的温度控制系统3。温度控制系统3控制效果的好与坏直接决定了整个产品最后的品质，因此可以说温度控制系统是一个极其关键的部分。一个完整的控制系统包括控制器、传感器、执行器、控制对象，如图2所示。在本系统中，控制器是温度控制器5，传感器是热电偶，执行器是电磁继电器和加热棒，控制对象就是恒温箱7。热电偶能够把测量的温度信号转变为电压信号送到温度控制器，温度控制器5的设定值为100℃，通过比较设定值和测量值之间的差值，按照控制策略给出一个控制输出信号送到执行器。电磁继电器根据接收到的信号改变占空比，从而改变经过加热棒的电流的持续时间，进而改变加热棒最终的加热效果。

为了使工作人员能够全面直观的了解湿度发生器的工作状态，需要有一个友好的人机交互界面。在本设备中，质量流量计能够把采集到的流量信息输送到一体化嵌入式触摸屏，根据输入的流量信息，就能够计算出此时的湿度并以绝对湿度、相对湿度、露点等不同的形式显示出来。同时该系统还具有数据记录功能，使工作人员能够方便的记录，查阅历史湿度信息，如图3所示。

本发明提供的基于渗透法的湿度发生装置，布局合理、实用轻便，体积小巧，可靠性高，便于携带，可以制备不同露点的高纯度低湿气体，该装置整体运行稳定，具有广阔的应用前景。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。