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CN111323461A - 一种高温湿度测量装置 - Google Patents

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周晨
赵磊
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Nanjing Ruisensi Measurement Technology Co ltd
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Nanjing Ruisensi Measurement Technology Co ltd
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Abstract

本发明涉及一种高温湿度测量装置，包括气路单元和电路单元；气路单元包括气体过滤器、文丘里管、调压阀和湿度测量池，气体过滤器与文丘里管的收缩段相连，调压阀与文丘里管的入口段相连，文丘里管的扩散段连接湿度测量池，湿度测量池内设置有温度传感器和湿度传感器，气体过滤器以及文丘里管均通过加热器加热；电路单元包括振荡电路、模数转换电路和处理器，温度传感器通过模数转换电路与处理器相连，湿度传感器通过振荡电路与处理器相连，处理器按预先设定的校准参数，经过软件补偿计算后输出信号。上述技术方案中提供的高温湿度测量装置，其能有效解决现有高温湿度测量装置存在的受外界环境影响大以及不适用高温和腐蚀工况的问题。

Description

一种高温湿度测量装置
技术领域
本发明涉及高温湿度测量技术领域，具体涉及一种高温湿度测量装置。
背景技术
高温湿度测量的精度是计量领域的难题，目前常见的湿度测量技术有冷镜法、重量法、干湿球方法和电子法(如电阻法、电容法等)。其中冷镜法是通过对镜片半导体降温，将测量气室温度降低到湿度结露点以下，在镜片表面产生水雾；通过光路测量镜面反射特性，可以精确得到湿度露点值，通过换算可以得到其他湿度值；可以方便用于高温测量，精度很高；但只能测试干净气体，腐蚀和少量粉尘就能使测量不准。重量法是采用高温将样气湿度通过冷却机冷凝成液态水，单位时间内液态水增加的重量就是湿度增加的重量；由于重量在现有测量技术中精度很高，因此该方法常用于实验室；现场测量中流量控制，重量会受其他因素影响，过于昂贵复杂成为该方法的制约。干湿球方法是通过干球和湿球温度曲线，得出被测气体的相对湿度；此方法成本较低，但是非常不准确；对应的流速，操作时间，操作人员等因素均不能精确把控，易导致非常大的误差。电子法，现有的多数微电子传感器技术都是基于玻璃、高分子、陶瓷、硅等微电子材料技术上发展而来的，并不适用于高温和腐蚀工况。因此亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温湿度测量装置，其能有效解决现有高温湿度测量装置存在的受外界环境影响大以及不适用高温和腐蚀工况的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：
一种高温湿度测量装置，包括气路单元和电路单元；
所述气路单元包括气体过滤器、文丘里管、调压阀和湿度测量池，所述气体过滤器与所述文丘里管的收缩段相连，所述调压阀与文丘里管的入口段相连，所述文丘里管的扩散段连接所述湿度测量池，所述湿度测量池内设置有温度传感器和湿度传感器，所述气体过滤器以及文丘里管均通过加热器加热；
所述电路单元包括振荡电路、模数转换电路和处理器，所述温度传感器通过模数转换电路与所述处理器相连，所述湿度传感器通过振荡电路与所述处理器相连，所述处理器按预先设定的校准参数，经过软件补偿计算后输出信号。
其中，进入所述气体过滤器的气体为样气，进入所述调压阀的气体为仪表气；仪表气为压缩空气或高纯氮气。
湿度的测量公式为：
Figure BDA0002459697690000021
其中，混气测量的湿度值为经过文丘里管后的样气、仪表气的混合气体湿度值。
优选地，所述温度传感器为铂电阻。
上述技术方案中提供的高温湿度测量装置，样气通过气路进口进入到加热后的气体过滤器内，再进入经加热器加热的文丘里管内；同时仪表气经过调压阀调压，经过加热后的文丘里管产生负压，吸取进入文丘里管的样气，通过文丘里管混气出口气体湿度降低50～100倍，湿度控制在500～3000ppm，混气后得到的气体经过湿度测量池内的温度传感器和湿度传感器测量，温度传感器通过模数转换电路连接处理器，同时湿度传感器通过振荡电路产生频率信号，将频率信号输送给处理器，处理器按照预先设定的校准参数，再经过软件补偿计算得出最终的湿度值。
本发明高温湿度测量装置，利用混气装置将高温(150度以上)高湿(0～40％v/v)气体湿度值按比例下降到常温非结露状态，无需采用传统的样气采样方法全程加热外加气体预处理，降低了结构复杂性，避免了高温和腐蚀对设备造成损坏，从而大大降低了成本；控制气体浓度采用调压阀和加热器，简单方便，便于控制；另外，温度传感器采用铂电阻，使用镜像恒流源提供给铂电阻激励信号，从而消除环境温度干扰；最后经过测试，高温湿度测量装置的测量精度可以满足读数*20％的相对误差，基本可以满足当前在线高温湿度测量的大多数应用。
附图说明
图1为本发明高温湿度测量装置的系统结构图；
图2为模数转换电路图；
图3为镜像恒流源电路图；
图4为振荡电路图。
图中：1.气路进口；2.气体过滤器；3.加热器；4.温度传感器；5.电路单元；6.排空接口；7.湿度传感器；8.湿度测量池；9.文丘里管；10.调压阀；11.仪表气进口。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
本发明采取的技术方案如图1～4所示，一种高温湿度测量装置，包括气路单元和电路单元5；气路单元包括气体过滤器2、文丘里管9、调压阀10和湿度测量池8，样气由气路进口1进入气体过滤器2、再进入文丘里管9(特定比例：10～100)的收缩段，仪表气(压缩空气或高纯氮气)由仪表气进口11经过调压阀10，在经过文丘里管9的入口段，混气经过文丘里管9的出口进入湿度测量池8，湿度测量池8的出口管路接排空接口6，湿度测量池8内设置有温度传感器4(为铂电阻)和湿度传感器7，其中气体过滤器2以及文丘里管9均通过加热器3处理保持在样气结露温度以上；上述温度传感器4采用铂电阻，并使用镜像恒流源提供给铂电阻激励信号，从而消除环境温度干扰。
电路单元5包括振荡电路、模数转换电路和处理器，温度传感器4通过模数转换电路与处理器相连，结合图2和图3，镜像恒流源电路的输出电压端Vout接处理器MCU的AD3，处理器MCU获取输出电压端Vout的电压值，采用I＝Vout/Ra即可获得恒流源电流值I，恒流源驱动铂电阻PT；模数转换电路将温度传感器4随温度变化的电阻值转换成可测量的电压信号，处理器MCU获取AD1端电压为U1，AD2端电压为U2，则温度传感器4两端电压值为U＝U1-U2；将测得的电压信号进行数据处理，铂电阻的电阻值可用U/I获得，然后查表获得高精度温度变化值。
湿度传感器7通过振荡电路与处理器相连，结合图4，接通电源后，VCC通过R1、R2向湿度传感器C充电，当C两端电压Vc上升到2VCC/3时，Vo输出低电平，此时C开始通过R2和芯片IC1开始放电，当Vc下降到VCC/3时，Vo输出高电平，VCC通过R1、R2向湿度传感器C充电，如此周而复始，形成振荡电路，产生频率信号Vo，并将频率信号Vo输送至处理器，之后处理器按预先设定的校准参数，经过软件补偿计算后输出信号。其中湿度传感器7可以在常温精度优势段内测量湿度，加上高精度温度换算，可得高的精度值。
湿度的测量公式为：
Figure BDA0002459697690000041
其中，混气测量的湿度值为经过文丘里管后的样气、仪表气的混合气体湿度值。
总之，本发明提供的高温湿度测量装置，采用高纯氮或压缩空气将样气浓度稀释50～100倍，并利用加热器将湿度温度下降到常温结露点以下，然后采用传统的湿度电容式测量办法进行测量，避免了高温和腐蚀对设备造成损坏，能够有效延长设备的使用寿命和测量精确度；同时经过测试，该高温湿度测量装置的精度可以满足读数*20％的相对误差，基本可以满足当前在线高温湿度测量的大多数应用。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高温湿度测量装置，其特征在于：包括气路单元和电路单元；
所述气路单元包括气体过滤器、文丘里管、调压阀和湿度测量池，所述气体过滤器与所述文丘里管的收缩段相连，所述调压阀与文丘里管的入口段相连，所述文丘里管的扩散段连接所述湿度测量池，所述湿度测量池内设置有温度传感器和湿度传感器，所述气体过滤器以及文丘里管均通过加热器加热；
所述电路单元包括振荡电路、模数转换电路和处理器，所述温度传感器通过模数转换电路与所述处理器相连，所述湿度传感器通过振荡电路与所述处理器相连，所述处理器按预先设定的校准参数，经过软件补偿计算后输出信号。
2.根据权利要求1所述的高温湿度测量装置，其特征在于：进入所述气体过滤器的气体为样气，进入所述调压阀的气体为仪表气。
3.根据权利要求3所述的高温湿度测量装置，其特征在于：所述仪表气为压缩空气或高纯氮气。
4.根据权利要求3所述的高温湿度测量装置，其特征在于，湿度的测量公式为：
Figure FDA0002459697680000011
其中，混气测量的湿度值为经过文丘里管后的样气、仪表气的混合气体湿度值。
5.根据权利要求1所述的高温湿度测量装置，其特征在于：所述温度传感器为铂电阻。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112909784A (zh) * 2021-03-23 2021-06-04 上海怀淳自动化工程有限公司 一种便于散热防潮的配电箱

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2406200A1 (fr) * 1977-10-14 1979-05-11 Ugine Kuhlmann Procede de dosage de l'eau dans les gaz corrosifs
US5431040A (en) * 1993-05-21 1995-07-11 Societe D'automatisme De Production Method for measuring the humidity of hot air, apparatus for employing this method, and a hot air drying installation including this apparatus
WO1997029365A1 (de) * 1996-02-06 1997-08-14 Liebherr-Mischtechnik Gmbh Feuchtesensor
US20030112022A1 (en) * 2001-12-13 2003-06-19 Bill Peck Flow cell humidity sensor system
CN1645117A (zh) * 2005-01-14 2005-07-27 清华大学 一种高温空气温湿度测量方法
CN101613467A (zh) * 2009-05-27 2009-12-30 中国纺织工业设计院 混合式聚酯酯化反应器
FR2970335A1 (fr) * 2011-01-10 2012-07-13 Terreal Procede de mesure de l'hygrometrie d'un air chaud et dispositif correspondant
CN203833254U (zh) * 2014-04-08 2014-09-17 华能集团技术创新中心 用于scr催化剂磨损强度测试的给料装置
CN106645291A (zh) * 2016-10-28 2017-05-10 杭州意能电力技术有限公司 一种停备用热力系统腐蚀防护在线检测装置
RU2016133862A (ru) * 2016-08-18 2018-02-22 Валерий Владимирович Коваленко Устройство измерения массового расхода, молекулярной массы и влажности газа
WO2019075882A1 (zh) * 2017-10-17 2019-04-25 深圳市国华光电科技有限公司 一种基于湿度传感器灵敏度的测试系统
CN212514378U (zh) * 2020-04-21 2021-02-09 南京锐森思测量技术有限公司 一种高温湿度测量装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2406200A1 (fr) * 1977-10-14 1979-05-11 Ugine Kuhlmann Procede de dosage de l'eau dans les gaz corrosifs
US5431040A (en) * 1993-05-21 1995-07-11 Societe D'automatisme De Production Method for measuring the humidity of hot air, apparatus for employing this method, and a hot air drying installation including this apparatus
WO1997029365A1 (de) * 1996-02-06 1997-08-14 Liebherr-Mischtechnik Gmbh Feuchtesensor
US20030112022A1 (en) * 2001-12-13 2003-06-19 Bill Peck Flow cell humidity sensor system
CN1645117A (zh) * 2005-01-14 2005-07-27 清华大学 一种高温空气温湿度测量方法
CN101613467A (zh) * 2009-05-27 2009-12-30 中国纺织工业设计院 混合式聚酯酯化反应器
FR2970335A1 (fr) * 2011-01-10 2012-07-13 Terreal Procede de mesure de l'hygrometrie d'un air chaud et dispositif correspondant
CN203833254U (zh) * 2014-04-08 2014-09-17 华能集团技术创新中心 用于scr催化剂磨损强度测试的给料装置
RU2016133862A (ru) * 2016-08-18 2018-02-22 Валерий Владимирович Коваленко Устройство измерения массового расхода, молекулярной массы и влажности газа
CN106645291A (zh) * 2016-10-28 2017-05-10 杭州意能电力技术有限公司 一种停备用热力系统腐蚀防护在线检测装置
WO2019075882A1 (zh) * 2017-10-17 2019-04-25 深圳市国华光电科技有限公司 一种基于湿度传感器灵敏度的测试系统
CN212514378U (zh) * 2020-04-21 2021-02-09 南京锐森思测量技术有限公司 一种高温湿度测量装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王银学, 李维, 伊建玉, 张强: "压缩空气超低湿度的智能测量", 压缩机技术, no. 02, 30 April 2000 (2000-04-30) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112909784A (zh) * 2021-03-23 2021-06-04 上海怀淳自动化工程有限公司 一种便于散热防潮的配电箱
CN112909784B (zh) * 2021-03-23 2023-12-08 上海怀淳自动化工程有限公司 一种便于散热防潮的配电箱

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