CN101532888A - 一种温湿度传感器的校准系统和校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温湿度传感器的校准系统，包括：校准室，其顶部开有多个待测传感器插入口，用于安装待测传感器；置于校准室下方的环境室，包括用于存放饱和盐溶液的饱和盐溶液容器和水浴箱，饱和盐溶液容器置于水浴箱内的传热介质中；置于环境室下方的温控室，用于对水浴箱的快速加热或冷却；保温箱，用于保持测定环境恒定，校准室、环境室和温控室置于保温箱内；控制电路，用于控制温控室的加热或冷却。本发明还公开了一种温湿度传感器的校准方法。本发明在同一系统上实现对温湿度传感器的校准，结构紧凑、简单实用；且调校核准耗时少，方便实际操作；本发明的校准装置简易体积小，可实现便携式测定；且材质廉价成本低，可大面积的推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及温湿度传感器校准技术领域，特别是涉及一种温湿度传感器的校准系统和校准方法。
背景技术
温湿度在工业、农业、电子、化工以及航空航天领域都是非常重要的计测参数。温度是国际单位制中7个基本物理量之一，是工质和过程的重要参数，自然界中的很多过程都与温度密切相关。湿度也是人类生活、生产等各个领域中的一项重要环境参数，它的高低能直接影响作物生长和工业生产。随着生活水平的逐步提高、社会的不断发展及工农业的迅速进步，对温湿度测量的精度要求也越来越高，因此对温湿度测量装置进行校准成为必需。
在温度校准方面，一般采用的是传统标准实验方法，即投入实验法。采用该方法时，将温度传感器在平衡的初始温度下，以快速的机械运动将其插入不同温度的测量环境条件下，以产生一个阶跃温度，同时连续记录热电偶的输出。通常是将被校准温度传感器迅速插入恒温水槽或恒温油槽中，从而产生一个阶跃温度的激励。这种方法一般只能进行较小的温度阶跃，并且它还不能进行现场的动态校准。
在湿度校准方面，常用的是饱和盐溶液校准装置。根据第一劳尔定律，溶液的饱和蒸气压是溶解物质和它的浓度的函数。在此条件下，密封容器中的饱和溶液或过饱和溶液表面上形成一个严格确定的饱和蒸气压，以特定温度下的空气作为湿度定点，常被用作湿度传感器的鉴定标准。
在现有技术中，通常还有采用恒温恒湿箱来校准温湿度传感器，其能在改变工作区温度的条件下检定湿度，但调节的空间范围有限，测试箱四周容易形成死角，且精度低，不能满足用户的要求。
发明内容
本发明实施例要解决的问题是提供一种温湿度传感器的校准系统和校准方法，以实现对温湿度传感器的一体化地准确校准。
为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种温湿度传感器的校准系统，所述系统包括：校准室，所述校准室的顶部开有多个待测传感器插入口，待测传感器安装于所述待测传感器插入口内；环境室，置于所述校准室下方，所述环境室包括饱和盐溶液容器和水浴箱，所述饱和盐溶液容器用于存放饱和盐溶液，所述水浴箱内放置有传热介质，所述饱和盐溶液容器置于所述传热介质中；温控室，置于所述环境室下方，用于对所述水浴箱的进行快速加热或快速冷却；保温箱，用于保持测定环境恒定，所述校准室、环境室和温控室置于所述保温箱内；控制电路，用于控制所述温控室的工作状态。
其中，所述校准室和/或水浴箱内安装有搅拌器，所述搅拌器在所述控制电路的控制下开启或关闭，用于保持温度的均匀分布。
其中，所述搅拌器的材料为塑料或玻璃。
其中，所述饱和盐溶液容器使用防腐蚀性材料制作。
其中，所述饱和盐溶液容器使用玻璃制作。
其中，所述水浴箱内的传热介质为水。
本发明的技术方案还提供一种温湿度传感器的校准方法，所述方法包括以下步骤：根据待测传感器的量程和精度要求，选择几种饱和盐溶液组合，并将所选择的饱和盐溶液放置于环境室内，以待校准；根据所选择的饱和盐溶液，设定温控室加热或冷却的温度；将环境室置于温控室的上方，将校准室置于环境室的上方，并将校准室、环境室和温控室置于保温箱内；将待测传感器的探头插入到校准室的待测传感器插入口内；根据温控室设定的温度，对所述饱和盐溶液进行加热或冷却；在充分稳定的基础上，读取待测传感器的读数，与精确值对照，计算所述待测传感器的误差；根据所述误差，对所述温湿度传感器进行校准。
其中，在所述根据温控室设定的温度，对所述饱和盐溶液进行加热或冷却的步骤中，还包括：开启校准室和/或环境室内的搅拌器，保持温度的均匀分布。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：
1、在同一系统上实现对温度、湿度传感器的校准，结构紧凑、简单实用；
2、调校核准耗时少，可方便实际操作；
3、校准装置简易体积小，可实现便携式的测定；
4、材质廉价成本低，可大面积的推广应用。
附图说明
图1为本发明的一种温湿度传感器的校准系统的结构示意图；
图2为本发明的一种温湿度传感器的校准方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的一种温湿度传感器的校准系统的结构如图1所示，包括校准室1、环境室、温控室4、保温箱7和控制电路。其中，环境室置于校准室1下方，温控室4置于环境室下方，校准室1、环境室和温控室4置于保温箱7内。
校准室1的顶部开有多个待测传感器插入口10，待测传感器8安装于待测传感器插入口10内。
环境室主要用于存放饱和盐溶液，根据不同类型盐溶液产生气体的湿度变化范围不同，选择几种合适的饱和盐溶液，使得产生气体的湿度范围能够覆盖10％～100％RH，随后通过控制盐溶液的温度，产生所需要的湿度气体，形成一个特定空间、特定温度和特定湿度下的小气候室，用于温湿度监测和校准。环境室包括饱和盐溶液容器9和水浴箱3，饱和盐溶液容器9用于存放饱和盐溶液2，水浴箱3内放置有传热介质，饱和盐溶液容器9置于所述传热介质中；由于水的化学性质较为稳定，传热均匀效果好，所以采用水作为传热介质。饱和盐溶液容器9可使用玻璃等防腐蚀性材料制作。
温控室4借助于半导体致冷技术原理，形成热媒和冷媒两种温度工作状态，实现对水浴箱的快速加热及冷却。
保温箱7主要是为了减少热量损失，保持测定环境恒定，从而提高温湿度校准精度，拟在容器四周布置一定厚度的保温层6。
控制电路，用于控制所述温控室的加热或冷却。
本发明在校准室1和/或水浴箱3内安装有搅拌器5，所述搅拌器在控制电路的控制下开启或关闭，用于保持温度的均匀分布，该搅拌器的材料可以使用塑料或玻璃。
本发明的一种温湿度传感器的校准方法如图2所示，所述方法包括以下步骤：
步骤s201，根据待测传感器的量程和精度要求，选择几种饱和盐溶液组合，并将所选择的饱和盐溶液放置于环境室内，以待校准。如表1所示，列出了可用于制造标准湿度的盐类以及在不同温度时溶液上方的相对湿度。
步骤s202，根据所选择的饱和盐溶液，设定温控室加热或冷却的温度。
步骤s203，将环境室置于温控室的上方，将校准室置于环境室的上方，并将校准室、环境室和温控室置于保温箱内。
步骤s204，将待测传感器的探头插入到校准室的待测传感器插入口内。
步骤s205，根据温控室设定的温度，对所述饱和盐溶液进行加热或冷却。在此步骤中，可以开启校准室和/或环境室内的搅拌器，保持温度的均匀分布。
步骤s206，在充分稳定的基础上，读取待测传感器的读数，与精确值对照，计算所述待测传感器的误差。
步骤s207，根据所述误差，对所述温湿度传感器进行校准。
下面通过两个实施例对本发明进行详细说明：
实施例一：对低精度水银温度计的校准
选定某一型号的水银温度计(量程：0～100℃，精度：0.01℃)作为待测，安装于校准室待测传感器插入口内；查表选择出合适的饱和盐溶液，本实施例中选用NaCl饱和溶液，放置到对应的饱和盐溶液容器内；根据需要设定好温控室温度，完成温控室、环境室和校准室的组装，并安置到保温箱内，开启控制电路开关，待自动停止后，读取待测水银温度计读数，并与精确值予以对照，计算出其误差，完成对水银温度计的校准。
实例二：对二线制一体化温湿度传感器的调校
以工农业生产中常用的JWS型温湿度一体化传感器为例，其量程为：温度：0～50℃，准确度为：±0.5℃；湿度：0～100％RH，准确度为：±3％RH，将其探头包装完毕后放入校准室，利用两芯信号线将温湿度传感器的信号输出连接至某型号的数据采集板，该数据采集板具有将模拟信号转化为数字信号并将其打包成网络信号的功能，计算机利用网线通过网络集线器或者交换机与数据采集板连接，从而实时查看温湿度数值；查表1选择出合适的饱和盐溶液，本实施例中选用K2CO3饱和溶液，放置到对应的饱和盐溶液容器内；根据需要设定好温控室温度，完成温控室、环境室及校准室的组装，并安置到保温箱内，开启控制开关，待自动停止后，读取并保存温湿度传感器的显示值，与精确值对照，计算出其误差，包括相对误差、方差等，完成对二线制一体化温湿度传感器的校准。
本发明的技术方案具有如下优点：
1、在同一系统上实现对温度、湿度传感器的校准，结构紧凑、简单实用；
2、调校核准耗时少，可方便实际操作；
3、校准装置简易体积小，可实现便携式的测定；
4、材质廉价成本低，可大面积的推广应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1、一种温湿度传感器的校准系统，其特征在于，所述系统包括：
校准室，所述校准室的顶部开有多个待测传感器插入口，待测传感器安装于所述待测传感器插入口内；
环境室，置于所述校准室下方，所述环境室包括饱和盐溶液容器和水浴箱，所述饱和盐溶液容器用于存放饱和盐溶液，所述水浴箱内放置有传热介质，所述饱和盐溶液容器置于所述传热介质中；
温控室，置于所述环境室下方，用于对所述水浴箱进行快速加热或快速冷却；
保温箱，用于保持测定环境恒定，所述校准室、环境室和温控室置于所述保温箱内；
控制电路，用于控制所述温控室的工作状态。
2、如权利要求1所述的温湿度传感器的校准系统，其特征在于，所述校准室和/或水浴箱内安装有搅拌器，所述搅拌器在所述控制电路的控制下开启或关闭，用于保持温度的均匀分布。
3、如权利要求2所述的温湿度传感器的校准系统，其特征在于，所述搅拌器的材料为塑料或玻璃。
4、如权利要求1所述的温湿度传感器的校准系统，其特征在于，所述饱和盐溶液容器使用防腐蚀性材料制作。
5、如权利要求4所述的温湿度传感器的校准系统，其特征在于，所述饱和盐溶液容器使用玻璃制作。
6、如权利要求1所述的温湿度传感器的校准系统，其特征在于，所述水浴箱内的传热介质为水。
7、一种温湿度传感器的校准方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
根据待测传感器的量程和精度要求，选择几种饱和盐溶液组合，并将所选择的饱和盐溶液放置于环境室内，以待校准；
根据所选择的饱和盐溶液，设定温控室加热或冷却的温度；
将环境室置于温控室的上方，将校准室置于环境室的上方，并将校准室、环境室和温控室置于保温箱内；
将待测传感器的探头插入到校准室的待测传感器插入口内；
根据温控室设定的温度，对所述饱和盐溶液进行加热或冷却；
在充分稳定的基础上，读取待测传感器的读数，与精确值对照，计算所述待测传感器的误差；
根据所述误差，对所述温湿度传感器进行校准。
8、如权利要求7所述的温湿度传感器的校准方法，其特征在于，在所述根据温控室设定的温度，对所述饱和盐溶液进行加热或冷却的步骤中，还包括：开启校准室和/或环境室内的搅拌器，保持温度的均匀分布。
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