一种用于恒温恒湿条件下电导率的测试系统的制作方法

本发明涉及一种用于恒温恒湿条件下材料电导率的实时测试系统，特别是涉及温度、压力范围较广的测试系统，同时与电导率测试夹具和电化学工作站结合，进行恒温恒湿条件下的电导率测定。

背景技术：

湿度是空气中含有水蒸气的含量，它有三种表示方法：

（1）含湿量，它表示湿空气中水蒸气质量与干空气质量之比，，为空气中水蒸气质量，为干空气质量；

（2）绝对湿度，它表示每立方米的湿空气中含有水蒸气的质量，，为湿空气中水蒸气的质量，为所研究湿空气的体积；

（3）相对湿度，它表示空气中的绝对湿度与同温度下的饱和绝对湿度的比值，，为温度T时所研究体系中水蒸气的质量，为该温度T下，水蒸气达到饱和时的质量。

恒温恒湿箱中，其湿度通常为某一设定温度条件下的相对湿度。相对湿度的计算通常有三种方法：

（1）湿空气的含湿量除以相同温度下达到饱和时的含湿量，，为温度T时空气中水蒸气的质量，为该温度T下，水蒸气达到饱和时的质量；

（2）湿空气的绝对湿度除以同温度下可以达到的最大绝对湿度，；

（3）湿空气中水蒸汽分压除以相同温度下水的饱和蒸汽压，，为温度T时所研究体系中水蒸气的分压，为该温度T下，水蒸气的饱和蒸汽压力。

当温度高于100℃、相对湿度达到较高时，体系中的压力大于1atm，这样就需要材料具有一定的抗压能力，所以现在市场上销售的恒温恒湿箱多为使用温度10-100℃、湿度20-98%RH左右。而对于高温的恒温恒湿箱的测试温度也多为-20至150℃，并且高温的恒温恒湿箱价格普遍偏高，且占地面积较大，不适用于小型实验中的测试使用。此类问题很大程度上限制了电导率测试的温度和湿度范围条件的达成，特别地，对需要应用更加高温条件的材料无法进行完整的研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服已有的技术不足，提供一种结构简单、操作方便并适应于实验室使用的占地面积少、价格便宜的恒温恒湿系统。

为了达到上述发明目的，本测试系统采用如下技术方案：

用于恒温恒湿条件下电导率的测试系统，结合电导率测试夹具、电化学工作站进行材料电导率的测定，该系统包含加湿罐、连接导管和测试罐三部分。加湿罐用于储水，其中包含压力表、加热装置、热电偶和出气孔，测试罐为样品测试提供所需条件的环境，其中包含压力表、进气孔、测试导线接出孔、加热装置、热电偶和排气孔，连接导管用于连接测试罐与加湿罐，并且每一部分均需用温控仪、加热带和热电偶控制温度，以保证环境的稳定性。

上述测试系统中，加湿罐、连接导管和测试罐相互独立，便于修理和存放，使用时利用卡套管接头相连。

上述测试系统中，整个体系由铝或铜等非磁性材料制作，以保证设备既具有耐压和防腐性能，又避免测试过程中产生的电感对交流阻抗谱造成影响。

上述测试系统中，加热装置可以用加热管设置在加湿罐和测试罐内或用加热带缠绕在加湿罐和测试罐外。

上述测试系统中，压力表为耐高温压力表，体系连通，只需要一只压力表，其可以安装在加湿罐、连接导管或测试罐上。

上述测试系统中，加湿罐中的热电偶下端淹没在去离子水中，出气孔在水面以上。

上述测试系统中，测试罐中的进气管与罐底间距在1-2cm，热电偶下端在测试罐罐体中心。

上述测试系统中，将测试导线通过测试罐中的测试导线出孔，并用耐高温浇注材料灌注并紧固。

上述测试系统中，测试罐上的排气孔与两通相连，用于排气。

上述测试系统中，加湿罐和测试罐均由罐体和盖子组成，罐体和盖子之间衬有聚四氟乙烯垫圈并用螺丝紧固。

本发明的基本原理：

首先根据实验所需的实际尺寸，按上述发明内容定做铝罐或铜罐，该罐需具有一定的耐压性能，并且在罐体与盖子之间夹有聚四氟的垫圈，在测试过程中保证测试体系的密封性；在测试过程中，体系中空气的含量较低，基本可以忽略，这样就可以利用加湿罐中温度与饱和蒸汽压的关系判定体系中的水蒸气压强，同时利用测试罐中相对湿度值为水蒸气压强与测试温度下的饱和水蒸气压的比值得到测试环境中的相对湿度，这样就保证了恒温恒湿的测试条件，同时安装压力表，进一步监控饱和蒸汽压的数值；对于低于90℃的加湿罐温度，在使用前可以利用测试罐上的排气孔进行抽真空，以保证空气含量较低；对于高于90℃时，加湿罐加热至设定温度，并打开测试罐排气孔，利用水蒸气排出体系中的空气，一段时间后，关闭排气孔并进行测量。

本发明与现有技术相比较，具有以下优势：

（1）占地面积小，结构简单，方便拆卸、组装；

（2）测试的温度和湿度范围较广，基本满足研究范围使用；

（3）价格低廉，可操作性强。

附图说明

图1是测试系统模型。

其中，1-加湿罐，2-加湿罐聚四氟垫圈，3-加湿罐盖子，4-加湿罐紧固螺丝，5-压力表，6-加湿罐热电偶，7-加湿罐出气孔，8-连接管，9-测试罐，10-测试罐聚四氟垫圈，11-测试罐紧固螺丝，12-测试罐进气孔，13-测试导线及其引出孔，14-测试罐热电偶，15-排气孔，16-测试夹具，17-加热带，18-连接管热电偶。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例一：

首先，将压力表5和6安装至加湿罐1，向加湿罐内加入去离子水至罐体积一半的位置，放好聚四氟垫圈2，将盖子3用螺丝4紧固。将测试夹具16放入测试罐9中，导线通过导线出孔13连接至罐外，并用耐高温浇铸材料浇铸导线出孔，放好聚四氟垫圈10，将盖子11用螺丝紧固。然后用卡套管接头将1、8、9三部分相连。将排气孔15与真空泵相连，抽真空10min左右排除体系内的空气，然后关闭排气孔15。设定加湿罐1温度为70℃，连接导管8为80℃，测试罐9温度为80℃，当体系内温度稳定后进行电导率测定，测定条件为，温度80℃，相对湿度为70℃水的饱和蒸汽压与80℃水的饱和蒸汽压的比，即65.8%RH。

实施例二：

首先，将压力表5和热电偶6安装至加湿罐1，向加湿罐内加入去离子水至罐体积一半的位置，放好聚四氟垫圈2，将盖子3用螺丝4紧固。将测试夹具16放入测试罐9中，导线通过导线出孔13连接至罐外，并用耐高温浇铸材料浇铸导线出孔，放好聚四氟垫圈10，将盖子11用螺丝紧固。然后用卡套管接头将1、8、9三部分相连。设定加湿罐1温度为90℃，连接导管8为100℃，测试罐9温度为100℃，并打开排气孔15，排气10min左右，然后关闭排气孔，调节加湿罐1温度为120℃，连接导管8和测试罐9温度为150℃，当体系内温度稳定后进行电导率测定，测定条件为，温度150℃，相对湿度为120℃水的饱和蒸汽压与150℃水的饱和蒸汽压的比，即41.72%RH。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。