專利名稱：濕度傳感元件動態(tài)響應(yīng)特性標(biāo)定測量系統(tǒng)及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種濕度傳感元件標(biāo)定設(shè)備，具體涉及一種 濕度傳感元件動態(tài)響應(yīng)特性的標(biāo)定測量系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及利用該測量系統(tǒng)標(biāo)定濕度傳感 元件動態(tài)響應(yīng)特性的方法。
背景技術(shù)：
交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、物流倉儲、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、建筑環(huán)境等領(lǐng)域要求濕度傳感器 (元件)具有優(yōu)良的特性，動態(tài)響應(yīng)特性是濕度傳感器(元件)的基本特性之一，是指在一 定溫度下，當(dāng)濕度發(fā)生階躍一定量時(shí)，濕敏元件的電參量達(dá)到濕度變化量的規(guī)定比例所需 要的時(shí)間。由于國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)穸葌鞲衅?元件)動態(tài)響應(yīng)特性及其標(biāo)定測量裝置的 研究較少，加之實(shí)現(xiàn)不同濕度之間的快速切換存在困難，濕度傳感器(元件)元件的響應(yīng) 時(shí)間普遍較長，動態(tài)響應(yīng)特性的標(biāo)定測量裝置發(fā)展緩慢，遠(yuǎn)不能滿足快速響應(yīng)濕度傳感器 (元件)的標(biāo)定測量要求。國外生產(chǎn)的濕度傳感器(元件)動態(tài)響應(yīng)標(biāo)定設(shè)備，價(jià)格十分昂 貴；國內(nèi)國標(biāo)中推薦使用手工操作的方法進(jìn)行標(biāo)定測量，操作繁瑣、準(zhǔn)確度不高。所以研制 滿足快速響應(yīng)濕度傳感器(元件)動態(tài)響應(yīng)特性測試要求的標(biāo)定測量裝置，成為當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種濕度傳感元件動 態(tài)響應(yīng)特性的標(biāo)定測量系統(tǒng)，其操作簡單，響應(yīng)迅速，準(zhǔn)確度高，而且價(jià)格較低。本發(fā)明的另一目的是提供一種利用上述測量系統(tǒng)標(biāo)定濕度傳感元件動態(tài)響應(yīng)特 性的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，濕度傳感元件動態(tài)響應(yīng)特性標(biāo)定 測量系統(tǒng)，包括恒溫水浴箱體7、溫度及電源控制箱3、計(jì)算機(jī)9和數(shù)字電橋10，計(jì)算機(jī)9分 別與溫度及電源控制箱3和數(shù)字電橋10相連接，恒溫水浴箱體7內(nèi)設(shè)置有加熱裝置、高-低 濕度發(fā)生器和溫度傳感器6，溫度及電源控制箱3分別與濕度發(fā)生器、加熱裝置和溫度傳感 器6電連接。高-低濕度發(fā)生器包括并排設(shè)置的第一飽和鹽容器1和第二飽和鹽容器2，第一飽 和鹽容器1內(nèi)加注有第一飽和鹽液11，第一飽和鹽溶液11與第一飽和鹽容器1頂部之間 形成第一測試腔19，第二飽和鹽容器2內(nèi)加注有第二飽和鹽溶液12，第二飽和鹽溶液12與 第二飽和鹽容器2頂部之間形成第二測試腔22，第一測試腔19與第二測試腔22內(nèi)空氣的 濕度不同，第一飽和鹽容器1的側(cè)壁上水平設(shè)置有回氣管20和出氣管23，回氣管20的兩端 分別伸入第一測試腔19和第二測試腔22內(nèi)，出氣管23的兩端分別伸入第一測試腔19和 第二測試腔22內(nèi)，出氣管23上設(shè)置有氣泵21，氣泵21分別與第一電磁閥14和第二電磁閥 15相通，第一電磁閥14還與第二測試腔22相通，氣泵21、第一電磁閥14和第二電磁閥15 均位于第二測試腔22內(nèi)，第二電磁閥15與回氣管20位于第二測試腔22內(nèi)的一端相通，第 一飽和鹽容器1外設(shè)置有與第一測試腔19相通的第四電磁閥17，第二飽和鹽容器2外設(shè)置有與第二測試腔22相通的第三電磁閥16。本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種利用上述標(biāo)定測量系統(tǒng)標(biāo)定濕度傳感元件 動態(tài)響應(yīng)特性的方法，按以下步驟進(jìn)行步驟1 將水加入恒溫水浴箱體7內(nèi)，通過溫度及電源控制器3設(shè)定恒溫水浴箱體 7內(nèi)的溫度；步驟2 啟動加熱裝置，對恒溫水浴箱體7內(nèi)的水進(jìn)行加熱，加熱過程中，溫度傳感 器6感應(yīng)恒溫水浴箱體7內(nèi)水的溫度，并將該溫度信號給溫度及電源控制器3 ；步驟3 當(dāng)恒溫水浴箱體7內(nèi)水的溫度升至步驟1中預(yù)先設(shè)定的溫度，并保持恒定 后，將待測的濕度傳感元件18置于第一測試腔19內(nèi)，濕度傳感元件18平衡后，通過數(shù)字電 橋10測量濕度傳感元件18在第一測試腔19中的靜態(tài)電容值，并將該靜態(tài)電容值傳輸至計(jì) 算機(jī)9，計(jì)算機(jī)9接收該靜態(tài)電容值，并將其儲存為第一靜態(tài)電容數(shù)據(jù)；步驟4 從第一測試腔19中取出濕度傳感元件18，并將該濕度傳感元件18放入第 二測試腔22中，濕度傳感元件18平衡后，通過數(shù)字電橋10測量濕度傳感元件18在第二測 試腔22中的靜態(tài)電容值，并將該靜態(tài)電容值傳輸至計(jì)算機(jī)9，計(jì)算機(jī)9接收該靜態(tài)電容值， 將其儲存為第二靜態(tài)電容數(shù)據(jù)；步驟5 打開第二電磁閥15，關(guān)閉第一電磁閥14、第三電磁閥16和第四電磁閥17， 開啟氣泵21，將第一飽和鹽容器1中的濕空氣吸入出氣管23，此時(shí)，濕度傳感元件18接觸 的仍是第二測試腔22中的濕空氣；進(jìn)行濕度切換時(shí)，通過計(jì)算機(jī)9發(fā)出指令，關(guān)閉第二電磁 閥15，打開第一電磁閥14、第三電磁閥16和第四電磁閥17，進(jìn)入出氣管23的濕空氣依次通 過氣泵21、三通13和第一電磁閥14，到達(dá)濕度傳感元件18，完成濕度切換，此時(shí)，濕度傳感 元件18接觸的是第一測試腔19中的濕空氣，在濕度切換過程中，數(shù)字電橋10延續(xù)測試濕 度傳感元件18的電容值，并將測量得到的電容值不斷傳輸給計(jì)算機(jī)9，計(jì)算機(jī)9記錄和存儲 濕度切換延續(xù)時(shí)間以及濕度傳感元件18在濕度切換過程中的動態(tài)電容值；步驟6 根據(jù)步驟3中計(jì)算機(jī)9儲存的第一靜態(tài)電容數(shù)據(jù)和步驟4中計(jì)算機(jī)9儲 存的第二靜態(tài)電容數(shù)據(jù)，計(jì)算相同測量溫度不同濕度環(huán)境下濕度傳感元件18的靜態(tài)電容 值的差值，根據(jù)該差值計(jì)算出不同百分?jǐn)?shù)幅值對應(yīng)的電容值，將步驟5中計(jì)算機(jī)9記錄的濕 度傳感元件18的動態(tài)電容值與計(jì)算得到的濕度傳感元件18不同百分?jǐn)?shù)幅值對應(yīng)的電容值 進(jìn)行比對，得出濕度傳感元件18在不同濕度變化幅值下的動態(tài)響應(yīng)時(shí)間，完成濕度傳感元 件18動態(tài)響應(yīng)特性的標(biāo)定。本發(fā)明動態(tài)響應(yīng)測量系統(tǒng)是基于飽和鹽溶液法搭建的濕度傳感器(元件)動態(tài)響 應(yīng)特性的標(biāo)定測試系統(tǒng)，適用于快速響應(yīng)濕度傳感器(元件)的標(biāo)定測試，可實(shí)現(xiàn)不同濕度 環(huán)境之間的快速切換，切換時(shí)間250 300ms，同時(shí)，測量操作簡單，結(jié)果精確，具有一定的 適用性和使用推廣性。


圖1是本發(fā)明動態(tài)響應(yīng)測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明動態(tài)響應(yīng)測量系統(tǒng)中濕度發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.第一飽和鹽容器，2.第二飽和鹽容器，3.溫度及電源控制箱，4.混水泵， 5.電加熱器，6.溫度傳感器，7.恒溫水浴箱體，8.保溫層，9.計(jì)算機(jī)，10.數(shù)字電橋，11.第
5一高-低濕飽和鹽液，12.第二高-低濕飽和鹽液，13.三通，14.第一電磁閥，15.第二電 磁閥，16.第三電磁閥，17.第四電磁閥，18.濕度傳感元件，19.第一測試腔，20.回氣管， 21.氣泵，22.第二測試腔，23.出氣管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明標(biāo)定測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括控溫精度高于0. 2°C的恒溫水浴箱 體7、溫度及電源控制箱3、計(jì)算機(jī)9和數(shù)字電橋10，計(jì)算機(jī)9分別與溫度及電源控制箱3和 數(shù)字電橋10相連接，計(jì)算機(jī)9用于控制恒溫水浴箱體7內(nèi)的溫度。恒溫水浴箱體7內(nèi)并排 設(shè)置有兩套電加熱器5，兩電加熱器5之間設(shè)置有高-低濕度發(fā)生器，恒溫水浴箱體7內(nèi)還 設(shè)置有精度高于0. 50C的DS18B20型溫度傳感器6和兩臺混水泵4，該兩臺混水泵4的出口 方向相反。溫度及電源控制箱3分別與高-低濕度發(fā)生器、混水泵4、電加熱器5和溫度傳 感器6電連接。恒溫水浴箱體7的外面包裹有保溫層8，恒溫水浴箱體7的容積為 900mmX 450mmX 550mm，保溫層8采用厚度為75 80mm的聚苯板。恒溫水浴箱體7、保溫 層8、混水泵4、電加熱器5、溫度傳感器6和溫度及電源控制箱3構(gòu)成恒溫水浴裝置，該恒溫 水浴裝置用于提供測試過程中所需的恒溫環(huán)境，溫度波動小，受外界環(huán)境影響小，控溫精度
尚ο 電加熱器5的功率為250W。溫度及電源控制器3包括高精度溫控器(士0. 2V )電源開關(guān)。數(shù)字電橋10采用同惠電子有限公司生產(chǎn)的TH2619型LCR高精度快速數(shù)字電橋， 用于測量和顯示需標(biāo)定的濕度傳感元件的電容值，該LCR數(shù)字電橋的準(zhǔn)確度為0. 1 %，測量 速度有295ms/次、60ms/次和15ms/次三檔，最高測量速度為13ms/次。并帶RS232通訊接 口，可進(jìn)行人機(jī)對話，實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的輸出。本發(fā)明標(biāo)定測量裝置中高-低濕度發(fā)生器的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括并排設(shè)置的第 一飽和鹽容器1和第二飽和鹽容器2，第一飽和鹽容器1內(nèi)加注有第一飽和鹽液11，第一飽 和鹽溶液11表面與第一飽和鹽容器1頂部之間形成第一測試腔19。第二飽和鹽容器2內(nèi) 加注有第二飽和鹽溶液12，第二飽和鹽溶液12表面與第二飽和鹽容器2頂部之間形成第二 測試腔22。第一飽和鹽溶液11和第二飽和鹽溶液12是根據(jù)濕度測試量程要求，按照國標(biāo) GB/T15768-1995選擇兩種不同相應(yīng)濕度的化學(xué)純標(biāo)準(zhǔn)藥品，使用純凈水將該兩種化學(xué)純標(biāo) 準(zhǔn)藥品分別進(jìn)行配置，并得到兩種飽和鹽液。飽和鹽容器中加注的飽和鹽液的容積不超過 測試腔容積的5%。第一測試腔19與第二測試腔22內(nèi)空氣的濕度不同，空氣濕度須滿足濕 度測試的要求。第一飽和鹽容器1的側(cè)壁上水平設(shè)置有回氣管20和出氣管23，回氣管20 位于出氣管23的上方，回氣管20的一端位于第一測試腔19內(nèi)，回氣管20的另一端伸入第 二測試腔22內(nèi)，出氣管23的一端位于第一測試腔19內(nèi)，出氣管23的另一端伸入第二測試 腔22內(nèi)，出氣管23上設(shè)置有氣泵21，氣泵21與三通13的一個口相通，三通13的另兩個口 分別與第一電磁閥14和第二電磁閥15相通，第一電磁閥14還與第二測試腔22相通。氣 泵21、三通13、第一電磁閥14和第二電磁閥15均位于第二測試腔22內(nèi)。第二電磁閥15 與回氣管20位于第二測試腔22內(nèi)的一端相通。第一飽和鹽容器1外設(shè)置有與大氣相通的第四電磁閥17，第四電磁閥17通過平衡管與第一測試腔19相通；第二飽和鹽容器2外設(shè) 置有與大氣相通的第三電磁閥16，第三電磁閥16通過另一平衡管與第二測試腔22相通。第一電磁閥14、第二電磁閥15、第三電磁閥16、第四電磁閥17和氣泵21分別與溫 度及電源控制箱3電連接。第一飽和鹽容器1和第二飽和鹽容器2的容積均為40升，用于提供測試過程中所 需的濕度環(huán)境。氣泵21采用真空循環(huán)泵。本發(fā)明還提供了一種利用上述測量系統(tǒng)標(biāo)定濕度傳感元件動態(tài)響應(yīng)特性的方法， 具體按以下步驟進(jìn)行步驟1 將水加入恒溫水浴箱體7內(nèi)，通過溫度及電源控制器3設(shè)定恒溫水浴箱體 7內(nèi)的溫度；步驟2 啟動電加熱器5和混水泵4，電加熱器5加熱恒溫水浴箱體7內(nèi)的水，混水 泵4對恒溫水浴箱體7內(nèi)的水進(jìn)行混合攪拌，在加熱過程中，溫度傳感器6感應(yīng)恒溫水浴箱 體7內(nèi)水的溫度，將感應(yīng)到的水的溫度轉(zhuǎn)換為信號，并將該信號傳遞給溫度及電源控制器 3 ；步驟3 當(dāng)恒溫水浴箱體7內(nèi)水的溫度升至步驟1中預(yù)先設(shè)定的溫度，并保持恒定 后，將待測的濕度傳感元件18置于第一測試腔19內(nèi)，濕度傳感元件18平衡后，啟動數(shù)字電 橋10測量該濕度傳感元件18在第一測試腔19中相應(yīng)濕度下的靜態(tài)電容值，數(shù)字電橋10 將測量得到的濕度傳感元件18的靜態(tài)電容值傳輸至計(jì)算機(jī)9，計(jì)算機(jī)9接收該靜態(tài)電容值， 并將其儲存為第一靜態(tài)電容數(shù)據(jù)；步驟4 將濕度傳感元件18從第一測試腔19中取出，然后，將該濕度傳感元件18 放入第二測試腔22中，并與第一電磁閥14相通，濕度傳感元件18平衡后，通過數(shù)字電橋10 測量濕度傳感元件18在第二測試腔22中相應(yīng)濕度下的靜態(tài)電容值，將該靜態(tài)電容值傳輸 至計(jì)算機(jī)9，計(jì)算機(jī)9接收該靜態(tài)電容值，并將其儲存為第二靜態(tài)電容數(shù)據(jù)；步驟5 打開第二電磁閥15，關(guān)閉第一電磁閥14、第三電磁閥16和第四電磁閥17， 開啟氣泵21，將第一飽和鹽容器1中的濕空氣吸入出氣管23，進(jìn)入出氣管23的濕空氣依次 通過氣泵21、三通13、第二電磁閥15和回氣管20進(jìn)行循環(huán)，此時(shí)，濕度傳感元件18接觸的 仍是第二飽和鹽容器2中的濕空氣；進(jìn)行濕度切換時(shí)，通過計(jì)算機(jī)9發(fā)出指令，關(guān)閉第二電 磁閥15，打開第一電磁閥14、第三電磁閥16和第四電磁閥17，進(jìn)入出氣管23的濕空氣依次 通過氣泵21、三通13和第一電磁閥14，進(jìn)入第二測試腔22內(nèi)，并在250 300ms的時(shí)間內(nèi) 完成濕度切換，此時(shí)，濕度傳感元件18接觸的是第一飽和鹽容器1中的濕空氣，在濕度切換 過程中，數(shù)字電橋10延續(xù)測試濕度傳感元件18的電容值，并將測量得到的電容值不斷傳輸 給計(jì)算機(jī)9，計(jì)算機(jī)9記錄和存儲濕度切換延續(xù)時(shí)間以及濕度傳感元件18在濕度切換過程 中的動態(tài)電容值；步驟6 根據(jù)步驟3中計(jì)算機(jī)9儲存的第一靜態(tài)電容數(shù)據(jù)和步驟4中計(jì)算機(jī)9儲 存的第二靜態(tài)電容數(shù)據(jù)，計(jì)算相同測量溫度不同濕度環(huán)境下濕度傳感元件18的靜態(tài)電容 值的差值，根據(jù)該差值計(jì)算出不同百分?jǐn)?shù)幅值對應(yīng)的電容值，將步驟5中計(jì)算機(jī)9記錄的濕 度傳感元件18的動態(tài)電容值與計(jì)算得到的濕度傳感元件18不同百分?jǐn)?shù)幅值對應(yīng)的電容值 進(jìn)行比對，得出濕度傳感元件18在不同濕度變化幅值下的動態(tài)響應(yīng)時(shí)間，完成濕度傳感元件18動態(tài)響應(yīng)特性的標(biāo)定。根據(jù)國標(biāo)GB/T15768-1995，響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)是指待測濕度傳感器(元件)在測試過 程中，其顯示值自U2變化至U2+x% · AU(AU = Ul-U2|)的時(shí)間，其中Ul為第一飽和鹽 溶液濕度對應(yīng)的測試濕度傳感器(元件)靜態(tài)平衡顯示值，U2為第二飽和鹽溶液濕度對應(yīng) 的測試濕度傳感器(元件)靜態(tài)平衡顯示值，根據(jù)不同測試要求，U2+x% · AU中的可 取不同的數(shù)值，如30%，60%，90%等。根據(jù)測試要求對進(jìn)行取值，靜態(tài)測試后U2+x% · Δ U的計(jì)算值記為U，動態(tài)測 試中，將濕度傳感器(元件)接觸的第二飽和鹽溶液的對應(yīng)濕度開始躍變至第一飽和鹽溶 液對應(yīng)濕度的起始時(shí)間記為0時(shí)刻，測試濕度傳感器(元件)起始濕度顯示值為U2，隨著時(shí) 間的推移，測試濕度傳感器(元件)的顯示值會在U2至U1(U2+100%· AU)間發(fā)生升或降 的變化，測試系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)9將按設(shè)定的取值頻率記錄下測試濕度傳感器(元件)顯示值 的變化情況及其對應(yīng)時(shí)間，最后在測試系統(tǒng)計(jì)算機(jī)存儲的數(shù)據(jù)中找出U對應(yīng)的時(shí)間，此時(shí) 間即為該濕度傳感器(元件)的響應(yīng)時(shí)間。本發(fā)明動態(tài)響應(yīng)測量系統(tǒng)中，電磁閥的響應(yīng)時(shí)間小于100ms，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于 100ms，氣泵21驅(qū)動氣體在回氣管20中的流速為1 2m/s，三通13至第一測試腔19的距 離為0. lm，切換后氣體流動所需時(shí)間為50 100ms，本系統(tǒng)完成切換的響應(yīng)時(shí)間為250 300ms，能滿足快速響應(yīng)濕度傳感器(元件)的動態(tài)特性測量要求，同時(shí)，恒溫水浴控溫精度 高，數(shù)字電橋10響應(yīng)速度快、精度高，使得本動態(tài)響應(yīng)測量系統(tǒng)測量結(jié)果精確，且測量操作 簡單，具有一定的適用性和使用推廣性。
權(quán)利要求
濕度傳感元件動態(tài)響應(yīng)特性標(biāo)定測量系統(tǒng)，其特征在于，該測量系統(tǒng)包括恒溫水浴箱體(7)、溫度及電源控制箱(3)、計(jì)算機(jī)(9)和數(shù)字電橋(10)，計(jì)算機(jī)(9)分別與溫度及電源控制箱(3)和數(shù)字電橋(10)相連接，恒溫水浴箱體(7)內(nèi)設(shè)置有加熱裝置、高 低濕度發(fā)生器和溫度傳感器(6)，溫度及電源控制箱(3)分別與濕度發(fā)生器、加熱裝置和溫度傳感器(6)電連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的標(biāo)定測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的高-低濕度發(fā)生器包括并 排設(shè)置的第一飽和鹽容器(1)和第二飽和鹽容器(2)，第一飽和鹽容器(1)內(nèi)加注有第一飽 和鹽液(11)，第一飽和鹽溶液(11)與第一飽和鹽容器(1)頂部之間形成第一測試腔(19)， 第二飽和鹽容器(2)內(nèi)加注有第二飽和鹽溶液(12)，第二飽和鹽溶液(12)與第二飽和鹽 容器(2)頂部之間形成第二測試腔(22)，第一測試腔(19)與第二測試腔(22)內(nèi)空氣的濕 度不同，第一飽和鹽容器(1)的側(cè)壁上水平設(shè)置有回氣管(20)和出氣管(23)，回氣管(20) 的兩端分別伸入第一測試腔(19)和第二測試腔(22)內(nèi)，出氣管(23)的兩端分別伸入第一 測試腔(19)和第二測試腔(22)內(nèi)，出氣管(23)上設(shè)置有氣泵(21)，氣泵(21)分別與第 一電磁閥(14)和第二電磁閥(15)相通，第一電磁閥(14)還與第二測試腔(22)相通，氣泵 (21)、第一電磁閥(14)和第二電磁閥(15)均位于第二測試腔(22)內(nèi)，第二電磁閥(15)與 回氣管(20)位于第二測試腔(22)內(nèi)的一端相通，第一飽和鹽容器(1)外設(shè)置有與第一測 試腔(19)相通的第四電磁閥(17)，第二飽和鹽容器(2)外設(shè)置有與第二測試腔(22)相通 的第三電磁閥(16)。
3.按照權(quán)利要求1所述的標(biāo)定測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的恒溫水浴箱體(7)外包裹 有保溫層⑶。
4.按照權(quán)利要求3所述的標(biāo)定測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的保溫層(8)采用厚度為 75mm 80mm的聚苯板。
5.按照權(quán)利要求1、2或3所述的標(biāo)定測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的恒溫水浴箱體(7) 內(nèi)設(shè)置有混水裝置。
6.按照權(quán)利要求5所述的標(biāo)定測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的混水裝置為兩臺混水泵⑷。
7.按照權(quán)利要求1所述的標(biāo)定測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)字電橋(10)采用 TH2619型LCR數(shù)字電橋。
8.一種利用權(quán)利要求1所述標(biāo)定測量系統(tǒng)標(biāo)定濕度傳感元件動態(tài)響應(yīng)特性的方法，其 特征在于，該方法按以下步驟進(jìn)行步驟1 采用一標(biāo)定測量系統(tǒng)，該標(biāo)定測量系統(tǒng)包括恒溫水浴箱體(7)、溫度及電源控 制箱(3)、計(jì)算機(jī)(9)和數(shù)字電橋(10)，計(jì)算機(jī)(9)分別與溫度及電源控制箱(3)和數(shù)字 電橋(10)相連接，恒溫水浴箱體(7)內(nèi)設(shè)置有加熱裝置、高-低濕度發(fā)生器和溫度傳感器 (6)，溫度及電源控制箱(3)分別與濕度發(fā)生器、加熱裝置和溫度傳感器(6)電連接，所述的 高-低濕度發(fā)生器包括并排設(shè)置的第一飽和鹽容器(1)和第二飽和鹽容器(2)，第一飽和鹽 容器(1)內(nèi)加注有第一飽和鹽液(11)，第一飽和鹽溶液(11)與第一飽和鹽容器(1)頂部 之間形成第一測試腔(19)，第二飽和鹽容器(2)內(nèi)加注有第二飽和鹽溶液(12)，第二飽和 鹽溶液(12)與第二飽和鹽容器(2)頂部之間形成第二測試腔(22)，第一測試腔(19)與第 二測試腔(22)內(nèi)空氣的濕度不同，第一飽和鹽容器(1)的側(cè)壁上水平設(shè)置有回氣管(20)和出氣管(23)，回氣管(20)的兩端分別伸入第一測試腔(19)和第二測試腔(22)內(nèi)，出氣 管(23)的兩端分別伸入第一測試腔(19)和第二測試腔(22)內(nèi)，出氣管(23)上設(shè)置有氣 泵(21)，氣泵(21)分別與第一電磁閥(14)和第二電磁閥(15)相通，第一電磁閥(14)還與 第二測試腔(22)相通，氣泵(21)、第一電磁閥(14)和第二電磁閥(15)均位于第二測試腔 (22)內(nèi)，第二電磁閥(15)與回氣管(20)位于第二測試腔(22)內(nèi)的一端相通，第一飽和鹽 容器(1)外設(shè)置有與第一測試腔(19)相通的第四電磁閥(17)，第二飽和鹽容器(2)外設(shè)置 有與第二測試腔(22)相通的第三電磁閥(16)，將水加入恒溫水浴箱體(7)內(nèi)，通過溫度及電源控制器(3)設(shè)定恒溫水浴箱體(7)內(nèi) 的溫度；步驟2 啟動加熱裝置，對恒溫水浴箱體(7)內(nèi)的水進(jìn)行加熱，加熱過程中，溫度傳感器 (6)感應(yīng)恒溫水浴箱體(7)內(nèi)水的溫度，并將該溫度信號給溫度及電源控制器(3)；步驟3 當(dāng)恒溫水浴箱體(7)內(nèi)水的溫度升至步驟1中預(yù)先設(shè)定的溫度，并保持恒定 后，將待測的濕度傳感元件(18)置于第一測試腔(19)內(nèi)，濕度傳感元件(18)平衡后，通過 數(shù)字電橋(10)測量濕度傳感元件(18)在第一測試腔(19)中的靜態(tài)電容值，并將該靜態(tài)電 容值傳輸至計(jì)算機(jī)(9)，計(jì)算機(jī)(9)接收該靜態(tài)電容值，并將其儲存為第一靜態(tài)電容數(shù)據(jù)； 步驟4:從第一測試腔(19)中取出濕度傳感元件(18)，并將該濕度傳感元件(18)放 入第二測試腔(22)中，濕度傳感元件(18)平衡后，通過數(shù)字電橋(10)測量濕度傳感元件 (18)在第二測試腔(22)中的靜態(tài)電容值，并將該靜態(tài)電容值傳輸至計(jì)算機(jī)(9)，計(jì)算機(jī)(9) 接收該靜態(tài)電容值，將其儲存為第二靜態(tài)電容數(shù)據(jù)；步驟5:打開第二電磁閥(15)，關(guān)閉第一電磁閥(14)、第三電磁閥(16)和第四電磁閥 (17)，開啟氣泵(21)，將第一飽和鹽容器⑴中的濕空氣吸入出氣管(23)，此時(shí)，濕度傳感 元件(18)接觸的仍是第二測試腔(22)中的濕空氣；進(jìn)行濕度切換時(shí)，通過計(jì)算機(jī)(9)發(fā)出 指令，關(guān)閉第二電磁閥(15)，打開第一電磁閥(14)、第三電磁閥(16)和第四電磁閥(17)， 進(jìn)入出氣管(23)的濕空氣依次通過氣泵(21)、三通(13)和第一電磁閥(14)，到達(dá)濕度傳 感元件(18)，完成濕度切換，此時(shí)，濕度傳感元件(18)接觸的是第一測試腔(19)中的濕空 氣，在濕度切換過程中，數(shù)字電橋(10)延續(xù)測試濕度傳感元件(18)的電容值，并將測量得 到的電容值不斷傳輸給計(jì)算機(jī)(9)，計(jì)算機(jī)(9)記錄和存儲濕度切換延續(xù)時(shí)間以及濕度傳 感元件(18)在濕度切換過程中的動態(tài)電容值；步驟6 根據(jù)步驟3中計(jì)算機(jī)(9)儲存的第一靜態(tài)電容數(shù)據(jù)和步驟4中計(jì)算機(jī)(9)儲 存的第二靜態(tài)電容數(shù)據(jù)，計(jì)算相同測量溫度不同濕度環(huán)境下濕度傳感元件(18)的靜態(tài)電 容值的差值，根據(jù)該差值計(jì)算出不同百分?jǐn)?shù)幅值對應(yīng)的電容值，將步驟5中計(jì)算機(jī)(9)記錄 的濕度傳感元件(18)的動態(tài)電容值與計(jì)算得到的濕度傳感元件(18)不同百分?jǐn)?shù)幅值對應(yīng) 的電容值進(jìn)行比對，得出濕度傳感元件(18)在不同濕度變化幅值下的動態(tài)響應(yīng)時(shí)間，完成 濕度傳感元件(18)動態(tài)響應(yīng)特性的標(biāo)定。
9.按照權(quán)利要求8所述的測量方法，其特征在于，所述步驟5中濕度切換時(shí)間為 250ms 300ms ο
全文摘要
濕度傳感元件動態(tài)響應(yīng)特性標(biāo)定測量系統(tǒng)及測量方法，測量系統(tǒng)包括恒溫水浴箱體、溫度及電源控制箱、計(jì)算機(jī)和數(shù)字電橋，計(jì)算機(jī)分別與溫度及電源控制箱和數(shù)字電橋相連接，恒溫水浴箱體內(nèi)設(shè)置有加熱裝置、高-低濕度發(fā)生器和溫度傳感器，溫度及電源控制箱分別與濕度發(fā)生器、加熱裝置和溫度傳感器電連接；測量濕度傳感元件在不同濕度條件下的靜態(tài)電容值，并據(jù)此計(jì)算出不同百分?jǐn)?shù)幅值對應(yīng)的電容值，測量濕度切換過程中濕度傳感元件的動態(tài)電容值，將該動態(tài)電容值與不同百分?jǐn)?shù)幅值對應(yīng)的電容值進(jìn)行比對，得出不同濕度變化幅值下的動態(tài)響應(yīng)時(shí)間。本發(fā)明標(biāo)定測量系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)不同濕度環(huán)境之間的快速切換，切換時(shí)間250～300ms，操作簡單，結(jié)果精確。
文檔編號G01K15/00GK101949747SQ201010272928
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者周文和, 常立民, 王良成, 王良璧, 胡萬林, 高全福 申請人:蘭州交通大學(xué)