專利名稱：精密恒溫的濕度校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種精密恒溫的濕度校準(zhǔn)裝置，尤其是一種對(duì)濕敏元件及變送器進(jìn)行校準(zhǔn)的濕度校準(zhǔn)裝置。
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，濕度已不僅僅是一項(xiàng)環(huán)境參數(shù)，而且逐步作為一項(xiàng)工藝參數(shù)參與工藝過程控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量(如煙草加工、糧食及其制品的加工和儲(chǔ)運(yùn)等)。同時(shí)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)某些控制系統(tǒng)的環(huán)境濕度提出了愈來愈高的要求(如計(jì)算機(jī)房、中央空調(diào)、大型控制室等)。為適應(yīng)這一需要，國內(nèi)外廠商爭相開發(fā)、研制各種濕度傳感器和變送器，以期對(duì)濕度進(jìn)行有效測量和控制。但如何對(duì)濕敏元件及由此而形成的變送器進(jìn)行簡便、快捷而準(zhǔn)確地校準(zhǔn)，一直是使人們感到困惑的難題。
現(xiàn)有諸多濕度校準(zhǔn)裝置所采用的方法中，有兩種方法采用較多，一種是基于雙流原理的標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器，另一種是阿什拉法。前者是將空氣經(jīng)過濾后分成雙氣流，一路經(jīng)完全干燥去濕，使其成為濕度為0％RH的干空氣；另一路經(jīng)水完全飽和，成為濕度為100％RH的全濕空氣，經(jīng)各自的質(zhì)量流量計(jì)，根據(jù)需要按不同比例混合后，經(jīng)恒溫進(jìn)入一不銹鋼密封筒，在此密封筒內(nèi)，即可得到0～100％RH的各種濕度，精度為±1％RH。此法優(yōu)點(diǎn)是濕度調(diào)整方便，精度較高；缺點(diǎn)是開機(jī)首次校準(zhǔn)時(shí)恒溫時(shí)間長(5～6小時(shí))，一次投資大，一般廠家難以接受。阿什拉法雖然設(shè)備投資不大，但設(shè)備體積仍較大，精度低(大于3％RH)，恒溫性能差，濕度難以控制在某一確切值上。
李中愚等人發(fā)明的濕度控制裝置(ZL91219593.2)為在大范圍內(nèi)采集空氣中總懸浮粒子(TSP)，而在統(tǒng)一濕度下進(jìn)行稱量提供了一種有效手段，在機(jī)理上不失為一種簡便易行的濕度控制裝置。但該實(shí)用新型未對(duì)溫度進(jìn)行控制，由于放置樣品的需要，箱體體積大，平衡時(shí)間過長。
本實(shí)用新型的目的為克服上述裝置之不足，本實(shí)用新型提供一種新的精密恒溫的濕度校準(zhǔn)裝置，該裝置應(yīng)具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、恒溫效果好、校濕平衡時(shí)間短、操作簡便的優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型主要為校準(zhǔn)濕敏元件及配套的濕度變送器提供濕度基準(zhǔn)，也可用于其他需要恒溫恒濕的測量及校準(zhǔn)場合。
本實(shí)用型不僅可作為生產(chǎn)廠家對(duì)濕敏元件及變送器進(jìn)行濕度校準(zhǔn)，還可攜帶到現(xiàn)場，對(duì)使用中的濕敏元件及變送器進(jìn)行定期或不定期的現(xiàn)場校準(zhǔn)。
為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的所采取的技術(shù)方案是這種精密恒溫的濕度校準(zhǔn)裝置主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成底座、杜瓦瓶、標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器、密封筒體和專用密封蓋等。密封筒體內(nèi)套于杜瓦瓶內(nèi)，將標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器置于密封筒的底部并由一個(gè)環(huán)形定位環(huán)固定，在標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器上安裝一個(gè)多孔柵網(wǎng)。密封蓋的外形略帶錐度，在蓋上安裝四個(gè)掛鉤供懸掛待校準(zhǔn)濕敏元件使用，蓋的中心部位開口，依次安裝冷卻器、制冷器、風(fēng)機(jī)、加熱元件和測溫傳感器，以便確保密封筒體內(nèi)空間的溫度恒定，濕度均勻。
這樣，本實(shí)用新型的密封筒體容積、蒸發(fā)器表面積一旦確定，使用時(shí)，只需將待校濕敏元件的電極引線與密封蓋內(nèi)側(cè)的掛鉤相連而置于密封筒體內(nèi)，且根據(jù)被校濕敏元件需校準(zhǔn)的濕度值，事先在蒸發(fā)器內(nèi)盛裝經(jīng)標(biāo)定的確定濃度的電解質(zhì)溶液(如硫酸溶液)，使密封筒體保持一定的蒸汽壓而達(dá)到確定的濕度，同時(shí)，風(fēng)機(jī)使密封筒體內(nèi)空氣流通，保證筒體內(nèi)空間濕度均勻，以促使待校濕敏元件的濕度與標(biāo)定的濕度達(dá)到平衡；改變電解質(zhì)溶液的濃度，且事先予以標(biāo)定，可對(duì)被校濕敏元件的不同濕度值進(jìn)行校準(zhǔn)。對(duì)被校濕敏元件的某一濕度值進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，當(dāng)密封筒體內(nèi)濕度達(dá)到平衡后，可在密封蓋外側(cè)對(duì)應(yīng)的接線柱上測量該濕度所對(duì)應(yīng)的電參量(如電容、電阻)或直接對(duì)與其相配的變送器進(jìn)行調(diào)節(jié)。顯然，較之其他濕度校準(zhǔn)法，其成本和工作費(fèi)用均十分低廉，而且本裝置攜帶至現(xiàn)場，對(duì)生產(chǎn)、控制過程中使用的濕度傳感器及其變送器作定期、不定期校準(zhǔn)，以提高其測控精度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果本實(shí)用新型所提供的一種精密恒溫的濕度校準(zhǔn)裝置，具有體積小(一般小于4000cm3)，重量輕(小于8Kg)，功耗低于30W，對(duì)給定點(diǎn)濕度校準(zhǔn)精度優(yōu)于2％RH，當(dāng)電解質(zhì)溶液濃度(v/v)為5～90％，可在密封筒體內(nèi)產(chǎn)生90～20％RH的標(biāo)準(zhǔn)濕度。平衡時(shí)間小于2小時(shí)；密封筒體內(nèi)恒溫效果極佳，即使不作溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)，每小時(shí)溫度變化不大于1℃；設(shè)備成本低于現(xiàn)有方法的所有校準(zhǔn)裝置，可對(duì)濕敏元件和變送器作現(xiàn)場校準(zhǔn)。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明

圖1是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式的剖面示意圖；圖2是本裝置的密封蓋外側(cè)各部件的平面布置圖；圖3是本裝置的底座的剖面示意圖；圖4是本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方式中密封筒體的剖面示意圖。
參照?qǐng)D1，杜瓦瓶(4)經(jīng)緩沖環(huán)1(13)和緩沖環(huán)2(5)置于外殼(2)內(nèi)，由襯墊(3)支撐在底座(1)上，外殼(2)與底座(1)用平頭鏍釘(27)連結(jié)。杜瓦瓶(4)可選用兩種類型一是采用不銹真空杯的加工工藝，定制大內(nèi)徑、較大容量的不銹鋼杜瓦瓶；其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，不易破碎，且與其相配的外殼(2)、緩沖環(huán)1(13)、緩沖環(huán)2(5)均可不用，缺點(diǎn)是需單獨(dú)開模定制，一次性投入大，成本高。二是采用市售冰棒桶或保溫飯桶(以前者為佳)，其外殼、底座、緩沖環(huán)及襯墊均可用原裝配套件，也可只購杜瓦瓶膽，參照?qǐng)D1法配作外殼(2)、底座(1)，而緩沖環(huán)1(13)、緩沖環(huán)2(5)及襯墊(3)仍可用原裝瓶所帶附件或從廠家購買；這樣作的好處在于一旦杜瓦瓶膽損壞，只需更換同一型號(hào)的杜瓦瓶膽即可，但不管采用哪種方案，均須定作或配作一個(gè)較重的底座，以防裝置傾側(cè)損壞部件，采用原裝廣口杜瓦瓶(冰棒桶)，建議按圖3所示外配一重約5Kg，高約5cm的金屬環(huán)塊(31)作為附件提供給用戶。
目前市售廣口杜瓦瓶(冰棒桶型)的上口內(nèi)徑在10cm左右，高約30cm。與此相配的密封筒體(7)外徑可控制在8.5～9.5cm，高可在15～20cm之間，建議采用不銹鋼壓制成型，放入杜瓦瓶(4)的內(nèi)腔，經(jīng)減振密封環(huán)(28)置于外殼(2)的上沿；這樣，密封筒體(7)的容積約為800～1300ml。盛裝電解質(zhì)溶液(10)的蒸發(fā)器(9)置于密封筒體(7)的底部，而且，蒸發(fā)器(9)的外徑應(yīng)比密封筒體(7)的內(nèi)徑小約2cm，例如，按上述尺寸配合，蒸發(fā)器(9)的外徑可選7cm，這樣，用手指抓住蒸發(fā)器(9)的外緣，可沿密封筒體(7)的上下移動(dòng)，以便放入或取出蒸發(fā)器(9)。蒸發(fā)器(9)的高度在5～7cm，內(nèi)盛的電解質(zhì)溶液(10)大約控制在蒸發(fā)器(9)實(shí)際容積的2/3左右；而且蒸發(fā)器(9)宜采用玻璃或涂釉陶瓷器皿；為了防止蒸發(fā)器(9)在筒體底部晃動(dòng)，并將其定位在筒體底部的中心部位，須在筒體底部加一外徑為D1，內(nèi)徑為D2，高約3cm的金屬定位環(huán)(8)，D1比密封筒體(7)的內(nèi)徑小約1mm，D2比蒸發(fā)器(9)的外徑大1～2mm，且須在其表面均勻涂復(fù)環(huán)氧樹脂膜。
多孔柵網(wǎng)(11)既可保證電解質(zhì)溶液(10)與密封筒體(7)內(nèi)的空間進(jìn)行濕度交換，又可防止密封蓋(12)內(nèi)側(cè)的部件掉入蒸發(fā)器(9)內(nèi)而受損；塑料和金屬孔網(wǎng)均可采用，但后者使用前須涂復(fù)環(huán)氧樹脂。
密封蓋(12)可用硬質(zhì)橡膠或其他導(dǎo)熱性差又有一定強(qiáng)度的非金屬材料制作，其中心厚度約2cm，嵌入密封筒體(7)內(nèi)的部件最好略帶錐度，以便與筒體(7)上部的開口部分密合而增強(qiáng)密封性。用4支銅質(zhì)鏍釘將風(fēng)機(jī)(17)固定在密封蓋(12)的內(nèi)側(cè)中心部位；其中兩個(gè)鏍釘(21)下端經(jīng)銅質(zhì)彈片(25)固定加熱元件(16)，該彈片兼作加熱元件(16)的電源引線，這2支鏍釘伸出密封蓋的部分作為加熱元件(16)的電源插頭(21)；另兩個(gè)鏍釘(23)下端連接測溫傳感器(15)的電極引線(24)，伸出密封蓋的部分作為測溫傳感器(15)接入電路的連線插頭(23)，風(fēng)機(jī)(17)的電源線連至接線柱(30)的下端，其上端接入電路。在本實(shí)用新型的實(shí)施中，制冷器(18)最好采用微型半導(dǎo)體制冷器，如TCE107104T型，其外型尺寸為30×30×4.4mm，通過墊片(34)置于密封蓋(12)的內(nèi)側(cè)中心部位，且冷面向下，其電極引線連至專用接線柱(29)下端，該接線柱上端接制冷器電源。制冷器(18)的熱面涂以導(dǎo)熱脂后與冷卻器(19)密合，冷卻器(19)的平面尺寸應(yīng)與制冷器(18)相同，冷卻水用膠管與進(jìn)水接頭(20)相連后接往自來水，用另一根膠管與出水接頭(22)相連。風(fēng)機(jī)(17)宜選用微型軸流風(fēng)機(jī)，且其輪廓尺寸應(yīng)比制冷器(18)的平面尺寸大，以便裝配時(shí)相互配合。
待校濕敏元件(26)的電極引線接在掛鉤(14)的下端，其上端可測量校準(zhǔn)濕度下濕敏元件(26)對(duì)應(yīng)的電參數(shù)(電阻、電容等)，這樣四支專用掛鉤，分成兩對(duì)(14A，14B)，可同時(shí)校準(zhǔn)兩支濕敏元件；當(dāng)環(huán)境溫度低于密封筒體內(nèi)欲控溫度時(shí)，制冷器(18)和冷卻器(19)可卸下不用，而在其對(duì)應(yīng)位置上加一外形尺寸相同的保溫密封塊。這樣制冷器(18)的專用電極引線接線柱(29)可當(dāng)作待校濕敏元件(26)的掛鉤而接入第三支濕敏元件。各電器部件的接線柱在密封蓋(12)上表面的分布，圖2提供了一種可供選擇的方案。
硅油(6)是作恒溫之用，在注入杜瓦瓶(4)之前最好預(yù)處理至欲控溫度附近，這樣可縮短首次校準(zhǔn)的時(shí)間。硅油(6)的注入量應(yīng)根據(jù)杜瓦瓶(4)和密封筒體(7)的容積綜合考慮，一般以硅油(6)上表面比密封筒體(7)底部高出3～5cm左右為宜，注入的硅油(6)量過多，即使不發(fā)生溢出，也會(huì)使密封筒體(7)向上浮力過大而導(dǎo)致筒體(7)不能經(jīng)減振密封環(huán)(28)與杜瓦瓶密封。
作為本實(shí)用新型的另一種可供選擇的方案，是將硅油(6)密封在筒體(7)底部的夾層中(參見圖4)，這樣，密封筒體(7)的高度可基本接近杜瓦瓶(4)的高度，其中鏍帽(32)和密封圈(33)可將硅油(6)密封在筒體(7)下部的夾層中。
實(shí)施本實(shí)用新型時(shí)，建議向用戶提供一只形狀、尺寸與密封蓋(12)相同，但不裝配任何部件的備用密封蓋，以便用戶在更換校準(zhǔn)濕敏元件(26)時(shí)，以此備用密封蓋代之，減少兩次校準(zhǔn)間的平衡時(shí)間。
權(quán)利要求1.一種精密恒溫的濕度校準(zhǔn)裝置，包括底座(1)、杜瓦瓶(4)、標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器(9)，其特征在于它還包括密封筒體(7)和密封蓋(12)；密封筒體(7)內(nèi)套于杜瓦瓶(4)內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器(9)置于密封筒體(7)的底部并由一環(huán)形定位環(huán)(8)定位，電解質(zhì)溶液(10)盛于發(fā)生器內(nèi)，在標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器(9)上設(shè)置一個(gè)多孔柵網(wǎng)(11)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于密封蓋(12)設(shè)置有四個(gè)掛鉤(14)，蓋的中心部位開口依次安裝冷卻器(19)，制冷器(18)和風(fēng)機(jī)(17)，風(fēng)機(jī)由四個(gè)銅質(zhì)鏍釘固定，加熱元件(16)由其中的兩個(gè)鏍釘(21)的下端經(jīng)銅質(zhì)彈片(25)固定，鏍釘(21)兼作加熱元件的電源引線，測溫傳感器(15)由另兩個(gè)鏍釘(23)固定；
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濕度校準(zhǔn)裝置，其特征在于密封筒體(7)為一端封閉，另一端開口帶外沿的圓柱筒體；
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濕度校準(zhǔn)裝置，其特征在于密封筒體(7)為底部呈半球形狀、開口帶外沿的筒體，并有一隔離層將筒體分成上下兩部分，在下層靠近隔離層附近開一個(gè)鏍口，硅油由此鏍口注入筒體中，并由鏍帽(32)和密封圈(33)密封。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種精密恒溫的濕度校準(zhǔn)裝置,它包括底座(1)、杜瓦瓶(4)、標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器(9)、密封筒體(7)和密封蓋(12)。密封筒體內(nèi)套在杜瓦瓶里,標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器置于密封筒體(7)的底部并由定位環(huán)(8)定位,標(biāo)準(zhǔn)濕度的電解質(zhì)溶液(10)盛于濕度發(fā)生器中,在密封蓋(12)上安裝有四個(gè)掛鉤,并在蓋的中心部位安有冷卻器(9)、制冷器(18)、風(fēng)機(jī)(17)、加熱元件(16)和測溫傳感器(15)等。本裝置不僅能保證在設(shè)定的溫度下對(duì)被校濕敏元件作定點(diǎn)濕度校準(zhǔn),而且操作簡便、校準(zhǔn)時(shí)間短、成本低、體積小、便于攜帶,易于推廣,特別是適用于使用中的濕敏元件及變送器進(jìn)行定期或不定期的現(xiàn)場校準(zhǔn)。
文檔編號(hào)G05D22/00GK2285483SQ9621440
公開日1998年7月1日 申請(qǐng)日期1996年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月31日
發(fā)明者姜永年 申請(qǐng)人:姜永年