专利名称:简易可调恒湿发生装置的制作方法
本发明是一种简易可调恒湿发生装置，可至少在-130℃至+60℃温度范围内发生任一指定温度下的从接近0%直到100%的恒定相对湿度，也可以发生从-130℃露点至+60℃露点范围内任一恒定的绝对湿度。
湿度传感器技术及湿敏元件的发展，必须要有可调恒定湿度发生装置，以完成对传感器的定量校正和某些性能测试。这种装置通常可分相对湿度及绝对湿度发生装置两类。
双压法系统、双温法系统、六角箱系统、饱和盐溶液系统以及对流混合装置等，基本上都属于相对湿度发生装置。其中双压法、双温法系统比较准确，但设备庞大复杂，对湿度传感器校正费时耗资，不易为一般实验室所采用;且其发生的绝对湿度范围较窄，不宜作为绝对湿度传感器、尤其不可能作为低霜点湿度传感器的校正定标装置。六角箱系统使用方便，但不太准确，且只能用于室温下的校正。饱和盐溶液系统使用不便;即使是同类盐饱和溶液，其饱和蒸汽压也因制造厂家或纯度不同而不尽相同。对流混合湿度发生器(T.Ashworth et al，R.Sci.Instr.，48，2，1595，1977)虽可发生低温度下的各种恒定相对湿度，但这是通过改变被校传感器所处温度来达到的;若要调节绝对湿度，就必须掉换冷源，不太实用。
除此外，还有各种型式的相对湿度发生器可用于湿度计和湿度传感器的定量校正，但大都只限于空气湿度计的校正，且其机理也多为盐饱和溶液法(如西德专利2247505;苏联专利1056120等)以及干、湿气混合法(如苏联专利792022;苏联专利1061097等)。
绝对湿度发生器大致有以下几种1.低霜点湿度发生器(L.Greenspan，J.R.NBS，see.A，77(A)，671，1973)。该装置可发生-130℃～-30℃露点温度的恒定湿度，也比较精密;但是结构十分复杂、昂贵，操作十分麻烦;且其赖以作为冷源的有机混合液具有相当毒性。另外其发生的湿度上限太低(-30℃露点)，难以发生更高的湿度，应用有一定限制。
2.干、湿气体积稀释-标准露点仪法(O.Cucchiara，Analysis Instr.，Vol.17，182，1979)。这类装置比较简单，使用方便，是一种校正范围甚宽的动态校正法。但其不能发生恒定的相对湿度，且其所发生的绝对湿度的确切数值必须由标准湿度计(如全自动光电露点仪等)监视，因而难以任意控制。
另一种装置也可归结为干、湿气混流装置(苏联专利375610，642667)，可以发生-60℃～+20℃露点的绝对湿度，也可发生-30℃～+90℃下的各种相对湿度。但结构也很庞杂。
3.干燥剂法。该法设备简单，使用方便;但不能发生相对湿度;所发生的绝对湿度完全由所用干燥剂在各使用温度下的本征值决定，不能随意变化。各厂家出产的同类干燥剂的本征值会有很大不同，必须分别予以测定，而标定干燥剂的本征值本身就十分麻烦。近年来已不大为人采用。
4.低湿发生器(R.T.Mator，Analysis Instr.，Vol.12，125，1974)。这是一种综合了稀释法与低霜点饱和发生器法的一种动态校正方法，使用方便;只是对气体的压力、流速、饱和器的温度都必须控制得十分精确，而且需要有相当充分的热交换系统，整个装置也因而比较庞大。该法不能发生可调恒定的相对湿度。
本发明的目的是提供一种性能可靠、功能较全、使用方便的简易可调恒湿发生器，既可发生-130℃露点至+60℃露点范围内的任一恒定绝对湿度，又可发生上述温度范围内任一温度下0%～100%的全程可调恒定相对湿度，可用于各种湿度传感器和湿敏元件的定量校正和某些性能测试。
本发明的恒湿发生装置由三层金属容器构成。外层容器全部浸没在冷却介质中，所用冷却介质视不同要求而异，如液氮、干冰、冰水混合物等。中间层容器为一充分密闭的容器，并可加热、控温。该层底部装有少量水，以使其内部空间气相保持某一恒定的绝对湿度(该容器温度时的饱和水蒸汽压)。装置的内层为中空(无底无盖)的园筒，也可以加热、控温，以使内层空间能有一恒定的温度区域，该温度与被校传感器或湿敏元件的使用温度相一致。被校湿度传感器或湿敏元件就置于这一温度区域中。在外层与中间层之间保持真空;中间层容器用不锈钢练(最好是非金属线)腾空悬挂在外层容器的顶板上;内层中空园筒则用聚四氟乙烯托架搁在中间层容器的底部，这样，三层容器间的热传导就减到最小程度。
以下结合附图提出一种实施方法。
附图为本发明恒湿发生器剖面图。该恒湿发生器由三层同心金属容器组成。最外层1由薄壁紫铜做成，上部盖子10由不锈钢制成，中间用密封垫圈9密封。整个容器全部浸没在冷却介质28之中。冷却介质视所需控温范围而异，可以是液氮、干冰或冰水混合物。第二层2，是用厚壁紫铜做成的密闭容器(金属密封圈6)，顶盖7上用不锈钢练(最好是用非金属线)8腾空悬挂在1的盖子10上面。厚壁紫铜内装有内热式电热丝22，由外电源加热并由pt电阻热电隅4控温。电加热热量与通过外套1传入的冷量达到平衡时，就能在容器2以及整个2内壁保持某一恒定温度(可以在-130℃～+60℃间自由调节，并由热电隅21测温)。2的底部装有少量水26;其顶部开有窗口，用密封插座17将所校传感器23装入内腔。这第二层容器必须尽量密封，不允许有漏气。第三层3，即内层，是由厚壁紫铜制成的园筒，上无盖下无底;厚壁内也装有内热式电热丝18，由pt电阻热电隅24控温，使第三层及内层空间保持某一恒定温度(例如+20℃或+25℃可由热隅5测得)。这一层园筒3用绝热衬垫托架25搁在容器2的底部，与2呈绝热状态。
第1、2层容器间接上真空管道11，以使两层间夹以绝热保温层。所有第2、3层的控温(4、24)、测温(5、21)电隅引线、外电源引出线(18、27)、所校传感器23的电极引出线均由装置顶圈12中的密封插座14(密封圈13)以及压有金属板15的密封垫片16中引出，其中内层3的控、测温和加热电源引线先经压紧螺母19下的密封垫片20中穿出后再由装置顶部引出。30为被校元件电参数测试仪;31为测温仪表。
密闭容器2和园筒3各有一套控温系统，由pt电阻热电隅4、24作控温元件，由经改装的702温度控制器29控温。外电源通过控温系统29将一定功率输入2中的加热器22;由于第1、2层容器间的传导传热甚少，所以只有很小部份热量以幅射形式通过1而耗散在液氮28之中。经过一定时间，容器2与周围环境就会建立起热的动态平衡而稳定在某一事先设定好的温度上。控温系统同时使金属园筒3及其内部局部空间保持在常温(+20～25℃)或所校传感器日后的使用温度上。由于容器2完全密闭，其底部的少量水26也基本上处于和容器2内壁相同的温度，因此整个内部空间气相中的绝对湿度就相等于容器2内壁温度(即底部冰或水层表面温度)下的饱和蒸汽压;尽管金属园筒3及其内腔空间温度保持在常温，但其内腔空间的绝对湿度也仍然等于上述饱和水蒸汽压。
通常，容器2及其内腔空间的温度在-130℃～+60℃间可调，而金属园筒3及其内腔空间温度往往保持在高出容器2所用的上限温度10度左右，因此两者温差甚殊;气相介质就会因受热而从金属园筒3内部上升，因冷却而沿容器2的内壁下沉，从而引起比较强烈的热对流，使整个容器2内腔空间气相的绝对湿度达到比较均匀的程度。
这样，如果改变容器2的温度而保持金属园筒3的温度不变，就可以得到某温度下的一系列恒定绝对温度，并可发生某温度下从接近0%直到100%的恒定相对湿度空间;而如果改变金属园筒3的温度，则又可以得到各种不同环境温度下的一系列可调恒定绝对湿度、相对湿度空间。将所校湿度传感器置入金属园筒3内腔空间，由湿度测试仪30记录各湿度下的稳定响应值，即可达到定量校正和某些性能(如湿度传感器的温度系数、稳定性、重复性等)测试的目的。
使用本发明恒湿发生器，一次可校正5～10个以上的湿度传感器或湿敏元件。
本发明装置简单、使用方便，可形成各种温度下的各种恒湿空间(包括高湿、低湿范围的各种绝对湿度和相对湿度)，可一次完成多个湿度传感器的定量校正和某些性能测试而无需标准湿度计(仪)进行监视。
权利要求
1.本发明是一种简易恒湿发生装置，它由一个浸没在冷却介质中的含少量水的容器构成，容器内有改变温度用的加热电炉。本发明的特征是整个装置由三层彼此基本绝热的同心金属容器所组成；外层浸没在冷却介质中；中间层和内层的温度可以同时分别控制与调节。
2.按权利要求
1所述的恒湿发生装置，其特征是外层容器为薄壁紫铜做成，上部盖子用不锈钢制成、两者之间采用密封圈密封;中间层容器用厚壁紫铜制成密闭容器，用不锈钢练(最好是非金属线)悬挂在外层容器的顶盖上，底部存有少量水，中间层容器的顶盖上开有窗、孔，通过密封插座置入被校湿度传感器或湿敏元件，从被压紧螺母所紧压的密封垫片中引出各种引线和热电隅。中层容器用金属垫圈密封，外层与中间层容器之间则抽真空;内层容器为无盖无底的厚壁紫铜园筒，用绝热托架(如聚四氟乙烯)搁在中间层容器的底部。中间层与内层容器厚壁内均装有加热电热丝，均有控、测温热电隅。
3.按权利要求
1或2所述的恒湿发生装置，其中间层容器的温度可以在-130℃～+60℃之间自由调节、控制;其内层容器的温度可以调节、控制在-120℃～+70℃范围内。
专利摘要
本发明是一种简易可调恒湿发生装置，它由三层彼此绝热的同心金属容器组成。外层容器浸入恒定冷源中。中间层容器为含有少量水的密闭容器。中、内层容器的温度可以调节、控制。本发明可在各种恒定内层温度或所校湿度传感器实际使用温度下，发生出从-130℃～+60℃露点范围内任一所需的恒定绝对湿度和从接近0％至100％的恒定相对湿度。
文档编号G01W1/18GK85105259SQ85105259
公开日1987年1月7日 申请日期1985年7月6日
发明者骆如枋 申请人:中国科学院上海冶金研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan