便携式湿度发生器的研制

《便携式湿度发生器的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、便携式湿度发生器的研制丛继信,等:便携式湿度发生器的研制61便携式湿度发生器的研制丛继信张学范张光友崔剑夏本立辛宗伟(1.总装备部防疫大队,北京100101;2.中国兵器工业集团第五三研究所,济南250031)摘要介绍一种便携分流式湿度发生器的工作原理及研制过程.该便携式湿度发生器利用分流法湿度发生原理.采用微控制器和质量流量控制技术实现了自动发生不同流量,不同露点气体的功能,可为露点测试仪检定和校准提供动态标准湿度气体.通过验证试验证明,该装置测量准确可靠.关键词露点湿度分流发生器特种气体在航天发射领域应用广泛,气体湿度是表征特种气体

2、质量的重要指标.为保障露点测试仪的准确性,规定每年必须对其进行计量检定.湿度发生器是湿度计量工作中不可缺少的计量仪器,其主要用途是作为标准露点仪的配套设备,在标定各类湿度器时作为动态湿度源.但在实际计量巡检过程中,工作气体露点偏高,露点和流量调节难以满足计量检定的需求,造成露点检定缺乏低湿系列数据和工作效率偏低等问题.为此,笔者研制了能够同时检定多台露点仪的智能化的便携式湿度发生器,以满足湿度量值传递和计量保障服务的需求.1设计方案1.1基本原理分流法湿度发生器的工作原理¨.2是把一股干燥气体准确地分成已知比例的两股,其中一股在一定条件

3、下于饱和器内的纯水表面上饱和,另一股仍然保持干燥,然后两股气流以一定流量比在混合室中混合,即可得到不同相对湿度的气体.输出气体的露点温度按以下步骤计算.(1)根据饱和温度计算饱和蒸气压:lg[ew(tv)]=(1)式中:e(t)——饱和器内的饱和水蒸汽压,Pa;tv——饱和温度,K.(2)根据分流比和饱和蒸汽压温度计算相对湿度::———————×100%(2)1一f1一r)p式中:相对湿度,%;r——分流比;p——饱和器内总压力,Pa.(3)根据相对湿度和饱和蒸汽压温度计算湿气蒸汽压:e(td)=(3)(4)根据湿气蒸汽压计算湿气露点温

4、度:351g[e(td)]一2148.4909/,td—_二_【4)式中:td——湿气的露点温度,K.1.2技术路线研制的便携式湿度发生器能自动按照设定的湿度,气体总流量,饱和温度等参数自动计算干气流量和湿气流量,控制质量流量控制器输出干,湿气体,进行混合后得到所需湿度的气体.然后由多路转子流量计通过快接插头输出气体,各路气体流量由用户根据需要调节,供湿度测量标准仪器或测量仪器使用J.由于配有湿度测量仪器的场所都有干燥气源(气瓶或制气设备),但有时其干燥程度不符合要求,因此需要在便携式湿度发生装置中配备可自动再生的分子筛干燥器,用它对气

5、体进一步干燥,使气体露点温度低于一70℃.本项目采用分流法原理研制便携式湿度发生器,原理框图见图1.图1便携式湿度发生器原理框图收稿日期:2007-04-0562化学分析汁量2007年,第l6卷,第4期进入发生器的干燥气体,一路通过质量流量控制器A(用于控制较大流量)或质量流量控制器B(用于控制微小流量),经换热后送人恒温增湿饱和器增湿;一路通过质量流量控制器c后,在混合室与饱和器输出湿气进行混合,得到所需湿度的气体,输出供湿度测量装置,湿度传感器校准装置,并同时供给多台被校准湿度测量仪器使用.分流法湿度发生器的不确定度由流量计的精度,

6、气体干燥的程度,系统气密性,温度稳定性等一系列因素所决定.流量控制部分采用高准确度的质量流量控制器,分别对干气和湿气进行精密的调节和控制,提供准确的分流比.通过理论计算结果表明,选择3支质量流量控制器完全可以满足发生一60～一20c【=露点的要求.湿度发生装置中的流量控制,温度测量,数据处理与通讯由微控制器通过软件进行统一控制.2湿度发生器的设计2.1饱和器饱和器是产生饱和水蒸气的装置,是便携式湿度发生装置的重要组成部分,其性能的优劣直接影响到湿度发生器的湿度量值不确定度的大小.饱和器必须有良好的传热,传质效果,才能保证其中水的饱和度的

7、稳定.设计时遵循以下两个基本原则:(1)使气体与水有充分的接触面积和接触时问;(2)尽量减少气体在饱和系统内压力降.饱和器整体结构采用有机玻璃材料加工而成,为了满足防震和温度稳定的需要,饱和器的壁厚为10mm.为了防止饱和器中蒸馏水流入质量流量控制器造成损坏,在饱和器的两端安装了高质量的不锈钢球阀.饱和器内的水面温度由精密数字温度计来测量.传统的湿度饱和器,需要一个进水口和一个出水口,为了保证饱和器的气密性,将进水口和出水口合并,既方便注水,又有效地保证了气密性.2.2温度测量系统湿度发生器需要对饱和器的温度进行测量,采用DS18B20

8、型数字化温度传感器完成测量.测量温度范围为一55～+125c【=,在一10～+85c【=范围内,分辨率为0.0625cIC,校准后准确度高于±0.5℃.该温度测量系统响应速度快,传感器通用性强,维护和校准方