一种温湿压多参数耦合气体实验装置及实验方法

本发明属于湿度测量，具体涉及一种温湿压多参数耦合气体实验装置及实验方法。

背景技术：

1、湿度是一个极为重要的物理参数，它们紧密关联着我们的日常生活，从个人的生活环境到半导体制造、气象观测、生物医疗和航空航天探测等领域都不可或缺。因此在各种条件下准确地测量湿度具有至关重要的意义。

2、随着湿度传感器的发展，其测量的条件逐渐向高温、高压条件下拓展。对湿度传感器的进一步研发需要在真实的环境下进行充分的测试。因此，在不同的温度、压力、湿度条件下进行湿度传感器性能测试显得尤为重要。由于条件限制，尚未见能够在高温、高压条件下进行实验研究的实验装置。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：

2、一种温湿压多参数耦合气体实验装置，包括：

3、实验仓，所述实验仓为中空结构；

4、间隔设置的第一固定端盖、第二固定端盖和第三固定端盖，所述实验仓位于所述第一固定端盖与所述第二固定端盖之间，所述第一固定端盖、所述第二固定端盖与所述实验仓的中空腔配合形成实验腔；其中，所述第一固定端盖与所述第二固定端盖之间、所述第二固定端盖与第三固定端盖之间均通过多个拉杆可拆卸连接；所述第一固定端盖上布置有湿度传感器和温度传感器；

5、活塞，所述活塞位于所述实验腔内，并与所述实验腔的腔壁可滑动密封连接；

6、活塞杆，所述活塞杆的第一端与所述活塞固定连接，所述活塞杆的第二端穿过所述第二固定端盖延伸至所述第二固定端盖与第三固定端盖之间；

7、驱动部，所述驱动部设置在所述第三固定端盖上，所述驱动部与所述活塞杆的第二端端部配合，以改变所述实验腔内待测气体的体积。

8、进一步地，所述第一固定端盖上设置有航空插头安装位，所述航空插头安装位安装有航空插头，以实现高压气体密封的同时传递电信号，便于使用外置电路对电信号的处理。

9、进一步地，所述第一固定端盖上设置有与所述实验腔连通的通气孔，所述通气孔上设置有通气导管，所述通气导管的另一端与三通接头的第一接口连接，所述三通接头的第二接口连接有气压表，所述三通接头的第二接口连接有手动阀门；所述第一固定端盖的上端设置有安全阀连接口，所述安全阀连接口设置有安全阀。

10、进一步地，所述实验仓的外侧缠绕有加热丝，以控制所述实验腔内的气体温度，且能够在多种温度条件下对湿气体进行检测。

11、进一步地，所述驱动部包括螺杆，所述第三固定端盖上设置有一螺纹孔，所述螺杆与所述螺纹孔螺纹配合，其中，所述螺杆的第一端与所述活塞杆的第二端端部配合，所述螺杆的第二端延伸至所述第三固定端盖远离所述第二固定端盖的一侧，所述螺杆的第二端端部设置有手轮或手柄。

12、进一步地，所述螺杆的第一端端部设置有圆柱状限位块，所述限位块的直径大于所述螺纹孔的直径；所述限位块与所述活塞杆同轴设置。

13、进一步地，所述第二固定端盖上设置有所述实验腔与外界连通的通气孔，以保证所述活塞在所述实验腔内滑动顺畅。

14、进一步地，所述第一固定端盖与所述第二固定端盖之间、所述第二固定端盖与第三固定端盖之间均通过4个拉杆可拆卸连接。

15、进一步地，所述实验腔为柱状；所述活塞的外侧套设有密封圈。

16、一种温湿压多参数耦合气体的实验方法，采用上述任一项所述的温湿压多参数耦合气体实验装置，所述实验方法包括以下步骤：

17、s10、将第一固定端盖、第二固定端盖和第三固定端盖放置在实验平台上；

18、s20、将活塞杆穿过第二固定端盖中央的孔洞后，将装配好密封圈的活塞固定安装在活塞杆的第一端；

19、s30、将装有传感器的航空插头安装在第一固定端盖的航空插头安装位上，对应的导线从导线孔引出并连接后端的处理电路；

20、s40、将实验仓置于第一固定端盖和第二固定端盖之间，并且对准安装槽位，之后用4根第二拉杆穿过对应的孔位，每根第二拉杆的两端都用螺母锁紧；

21、s50、将安全阀安装在对应的安全阀连接口处，将通气导管安装在第一固定端盖的对应孔位处，将三通接头安装在通气导管上，将手动阀门和气压表分别安装在三通接口的另外两个接口上；

22、s60、将螺杆旋入第三固定端盖中，使限位块与活塞杆同轴布置；将4根第一拉杆穿过对应的孔位，每根第一拉杆两端都用螺母锁紧；

23、在螺杆的第二端端部安装手柄或者手轮以便于转动；在实验仓的外表面均匀地缠绕加热丝，并由温度控制系统控制；

24、s70、打开手动阀门，旋转螺杆将活塞调整至气体体积最小的位置，将湿气发生器的气管接入进气口，打开湿气发生器一段时间，使湿气体将实验腔内原本的气体排出；

25、保持湿气发生器的打开状态，旋转螺杆，将活塞慢速调整至气体体积最大的位置；

26、关闭手动阀门，观察气压表的示数，达到一定的气压后，关闭湿气发生器，此时实验腔内存有定量的湿气体；

27、s70、启动加热装置，待温度稳定到目标值后，旋转螺杆，缓慢减小待测气体的体积，观察气压表的示数变化，当气压到达目标值后，观察气体的温度，若气体温度等于实验的目标温度，则进行湿度测量；

28、若气体温度高于实验的目标温度，则等待温度回落至目标温度后，旋转螺杆，缓慢减小待测气体的体积，观察气压表的示数变化，当气压到达目标值后，观察气体的温度，重复此流程直到温度和压力均达到目标值；

29、温度和压力均达到目标值后，开始进行湿度传感器的测试工作；

30、s80、对传感器的测试结束后，旋转螺杆，缓慢增大待测气体的体积至最大，关闭加热丝，使待测气体冷却；缓慢打开手动阀门，使待测气体排出，或，打开充气装置使气体主动循环。

31、本发明的有益效果：

32、本发明提供的温湿压多参数耦合气体实验装置，具有以下优势：

33、能够实现被测湿气体压力的连续调节：本实验装置利用螺杆推动活塞运动，从而改变待测气体的体积，当活塞缓慢移动时，定量气体的体积可以看作压力的唯一影响因素，螺杆的可以精确控制旋转的角度，进而精确控制活塞的位移，当定量气体的体积能够被精准连续控制，则其压力可实现精准连续控制。

34、能够实现被测湿气体温度的连续调节：本实验装置自带加热系统，能够通过控制系统动态调节加热丝的功率，使实验腔的温度平稳地达到设定温度。

35、能够实时读取被测湿气体的温度：实验腔内置温度传感器，通过航空插头将电信号传输至上位机，经过数据处理即可实时显示于上位机。

36、能够实时读取被测湿气体的压力：在与实验腔连通的三通接头上设置了气压表，可以通过观察表盘实时读取气体腔内气体的压力。

37、能够实现常温20摄氏度到高温150摄氏度的温度调节：实验腔采用导热系数好的金属材料，配合加热丝和温度控制系统，可使装置的最高测试温度达到150摄氏度。

38、能够实现常压0.1mpa到3mpa的压力调节：通过合理的活塞行程设计，能够实现在初始气压较小的条件下，通过活塞的运动将待测气体的压力提升至3mpa；系统的设计充分考虑高压条件下的实验条件，针对航空插头和活塞的均进行了特殊的密封处理。