CN102175556A - 含湿量自动测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量仪，尤其是涉及一种对含湿量自动测量仪的结构改良。一种含湿量自动测量仪，包括一端连接有含湿量采样管(1)以及其进水口与含湿量采样管(1)相连的冷凝装置(2)，其特征在于，所述的冷凝装置(2)的出水口连接有含湿量测定装置(3)。因此，本发明具有如下优点：免除了冷凝法和重量法测量时必须回实验室称重冷凝水的麻烦，可以根据冷凝水温度查表得到水密度，水密度和已知的容积相乘，就得到了冷凝水的质量，准确度高，重复性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量仪，尤其是涉及一种对含湿量自动测量仪的结构改良。
背景技术
目前，市面上用于测试污染源烟道气体含湿量的方法是干、湿球法，通过抽取恒定气流流过干球温度计和湿球温度计，干、湿球温度计的温度发生变化，再根据经典公式计算含湿量值。但是全国使用烟尘采样器的客户反馈的信息表明：干湿球法测量含湿量准确度差，重复性不好。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的市面上的干湿球法测量含湿量出现的准确度差，重复性不好等的技术问题；提供了一种准确度高，重复性好的含湿量自动测量仪。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种含湿量自动测量仪，包括一端连接有含湿量采样管以及其进水口与含湿量采样管连的冷凝装置，其特征在于，所述的冷凝装置的出水口连接有含湿量测定装置。
在上述的含湿量自动测量仪，所述的含湿量测定装置包括其进水口与冷凝装置的出水口相连的测量容器，所述的测量容器出水口处设置有控制出水的出水控制阀，所述的测量容器进水口处还设置有控制进水的进水 控制阀，所述的测量容器上还设置有水位控制传感装置。
在上述的含湿量自动测量仪，所述的含湿量测定装置包括其进水口与冷凝装置的出水口相连的测量容器，所述的测量容器出水口处设置有控制出水的出水控制阀，所述的测量容器进水口处还设置有L型旁通管，所述的旁通管与测量容器进水口连接处还设置有控制进水的进水控制阀，所述的旁通管上还设置有水位控制传感装置。
在上述的含湿量自动测量仪，所述的水位控制传感装置包括设置在测量容器外壁的发光二极管一、光电三极管一、发光二极管二、光电三极管二以及测量容器旁的MCU控制模块，所述的发光二极管一以及发光二极管二的负极均接地，正极分别通过电阻一以及电阻二与所述光电三极管一以及光电三极管二的集电极相连；所述的光电三极管一以及光电三极管二的发射极分别与电阻三以及电阻四相连，所述的光电三极管一的集电极以及光电三极管二的集电极还分别连接有电源一以及电源二；所述的光电三极管一的发射极以及光电三极管二的发射极分别与所述MCU控制模块的I/O口一以及I/O口二相连；所述的MCU控制模块信号控制端口分别与上述进水控制阀以及出水控制阀相连。
在上述的含湿量自动测量仪，所述的水位控制传感装置包括设置在测量容器内壁的公共正电极、负电极一、负电极二以及测量容器旁的MCU控制模块，所述的负电极一、负电极二分别通过电阻一以及电阻二与三极管一以及三极管二的基极相连，所述的三极管一以及三极管二的发射极均接地并分别通过电阻三以及电阻四与所述的电阻一以及电阻二相连，该三极管一以及三极管二的集电极分别通过电阻五以及电阻六连接在电源一以及电源二上，所述的MCU控制模块的I/O口一以及I/O口二分别与所述的三极管一以及三极管二的集电极相连，该MCU控制模块信号控制端口分别与 上述进水控制阀以及出水控制阀相连。
在上述的含湿量自动测量仪，所述的水位控制传感装置包括设置在测量容器内壁的至少两个超生波液位传感器，所述的超生波液位传感器通过控制器与上述进水控制阀以及出水控制阀相连。
在上述的含湿量自动测量仪，所述的水位控制传感装置包括设置在旁通管外壁的发光二极管一、光电三极管一、测量容器外壁的发光二极管二以及旁通管旁MCU控制模块，所述的发光二极管一以及发光二极管二的负极均接地，正极分别通过电阻一以及电阻二与所述光电三极管一以及光电三极管二的集电极相连；所述的光电三极管一以及光电三极管二的发射极分别与电阻三以及电阻四相连，所述的光电三极管一的集电极以及光电三极管二的集电极还分别连接有电源一以及电源二；所述的光电三极管一的发射极以及光电三极管二的发射极分别与所述MCU控制模块的I/O口一以及I/O口二相连；所述的MCU控制模块信号控制端口分别与上述进水控制阀以及出水控制阀相连。
在上述的含湿量自动测量仪，所述的水位控制传感装置包括设置在测量容器内壁的的公共正电极、负电极一、旁通管内壁的负电极二以及旁通管旁的MCU控制模块，所述的负电极一、负电极二分别通过电阻一以及电阻二与三极管一以及三极管二的基极相连，所述的三极管一以及三极管二的发射极均接地并分别通过电阻三以及电阻四与所述的电阻一以及电阻二相连，该三极管一以及三极管二的集电极分别通过电阻五以及电阻六连接在电源一以及电源二上，所述的MCU控制模块的I/O口一以及I/O口二分别与所述的三极管一以及三极管二的集电极相连，该MCU控制模块信号控制端口分别与上述进水控制阀以及出水控制阀相连。
在上述的含湿量自动测量仪，所述的水位控制传感装置包括设置在旁 通管内壁的至少两个超生波液位传感器，所述的超生波液位传感器通过控制器与上述进水控制阀以及出水控制阀相连。
在上述的含湿量自动测量仪，所述的水位控制传感装置包括设置在旁通管内的浮球控制器，所述的浮球控制器通过控制器与上述进水控制阀以及出水控制阀相连。
在上述的含湿量自动测量仪，所述的水位控制传感装置包括设置在旁通管内的压力传感器，所述的压力传感器通过控制器与上述进水控制阀以及出水控制阀相连。
在上述的含湿量自动测量仪，所述的测量容器上还设置有温度传感器以及与该测量容器相连的抽气系统，所述的冷凝装置为半导体冷凝器或者压缩机冷凝器。
在上述的含湿量自动测量仪，所述水位控制传感装置均设置在偏离所述测量容器直径处。
因此，本发明具有如下优点：免除了冷凝法和重量法测量时必须回实验室称重冷凝水的麻烦，可以根据冷凝水温度查表得到水密度，水密度和已知的容积相乘，就得到了冷凝水的质量，准确度高，重复性好。
附图说明
图1是本发明采用第一种方案时设置光电检测的一种原理结构示意图；
图2是本发明采用第一种方案时设置金属电极的一种原理结构示意图；
图3是本发明采用第一种方案时设置超生波液位传感器的一种原理结构示意图；
图4是本发明采用第一种方案时设置光电检测管的一种原理结构示意 图；
图5是本发明采用第二种方案时设置金属电极的一种原理结构示意图；
图6是本发明采用第二种方案时设置超生波液位传感器的一种原理结构示意图；
图7是本发明采用第二种方案时设置浮球控制器的一种原理结构示意图；
图8是本发明采用第二种方案时设置压力传感器的一种原理结构示意图；
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，含湿量采样管1、冷凝装置2、含湿量测定装置3、测量容器31、出水控制阀32、进水控制阀33、旁通管34、压力传感器35、发光二极管一407、光电三极管一408、发光二极管二409、光电三极管二410、MCU控制模块411、电阻一412、电阻二413、电阻三414、电阻四415、电源一416、电源二426、I/O口一417、I/O口二418、公共正电极419、负电极一420、负电极二421三极管一422三极管二423电阻五424、电阻六425、水位控制传感装置4、超生波液位传感器404、浮球控制器405、压力控制器406、温度传感器5、抽气系统6。
实施例：
含湿量自动测量仪，包括一端连接有含湿量采样管1以及其进水口与含湿量采样管1相连的冷凝装置2，冷凝装置2的出水口连接有含湿量测定装置3，含湿量测定装置3包括其进水口与冷凝装置2的出水口相连的测量容器31，所述的测量容器31出水口处设置有控制出水的出水控制阀32， 所述的测量容器31进水口处还设置有控制进水的进水控制阀33，所述的测量容器31上还设置有水位控制传感装置4，测量容器31上还设置有温度传感器5以及与该测量容器31相连的抽气系统6，所述的冷凝装置2为半导体冷凝器或者压缩机冷凝器。
在本实施例中，水位控制传感装置3可以采用如下三个技术方案：
1.如图1所示，水位控制传感装置3包括设置在测量容器31外壁的发光二极管一407、光电三极管一408、发光二极管二409、光电三极管二410以及测量容器31旁的MCU控制模块411，所述的发光二极管一408以及发光二极管二409的负极均接地，正极分别通过电阻一412以及电阻二413与所述光电三极管一408以及光电三极管二410的集电极相连；所述的光电三极管一408以及光电三极管二410的发射极分别与电阻三414以及电阻四415相连，所述的光电三极管一408的集电极以及光电三极管二409的集电极还分别连接有电源一416以及电源二426；所述的光电三极管一408的发射极以及光电三极管二410的发射极分别与所述MCU控制模块411的I/O口一417以及I/O口二418相连；所述的MCU控制模块411信号控制端口分别与上述进水控制阀33以及出水控制阀32相连。
2.如图2所示，水位控制传感装置4包括设置在测量容器31内壁的公共正电极419、负电极一420、负电极二421以及测量容器31旁的MCU控制模块411，所述的负电极一420、负电极二421分别通过电阻一412以及电阻二413与三极管一422以及三极管二423的基极相连，所述的三极管一422以及三极管二423的发射极均接地并分别通过电阻三414以及电阻四415与所述的电阻一412以及电阻二413相连，该三极管一422以及三极管二423的集电极分别通过电阻五424以及电阻六425连接在电源一416以及电源二426上，所述的MCU控制模块的I/O口一417以及I/O口二418 分别与所述的三极管一422以及三极管二423的集电极相连，该MCU控制模块411信号控制端口分别与上述进水控制阀33以及出水控制阀32相连。
3.如图3所示，水位控制传感装置4包括设置在测量容器31内壁的至少两个超生波液位传感器404，所述的超生波液位传感器404通过控制器与上述进水控制阀33以及出水控制阀32相连。
应当注意的是：水位控制传感装置4均设置在偏离所述测量容器31直径处，即不安装在测量容器31的直径处，特别是针对光电检测管41，这样做的好处是，避免了水滴滴下时，由于瞬时对光电检测管41的遮挡造成测量的误差。
下面介绍本装置的工作原理：
不同于市面上的干湿球法测量含湿量的结构和原理，不使用干湿球温度传感器。本发明的技术改进是：采用客户和环保行业主管部门一致认可的冷凝法测量含湿量原理演变而成，免除了冷凝法和重量法测量时必须回实验室称重冷凝水的麻烦，可以根据冷凝水温度查表得到水密度，水密度和已知的容积相乘，就得到了冷凝水的质量；恒流采样时工况体积自动累计，也是已知值；
含湿量自动测量仪通过5L/min流量抽取烟道含湿气体，通过冷凝装置2进行水气分离，水分进入容器积聚，饱和湿气体通过干燥器进入流量测量系统，最后通过臭气系统排入大气。当积聚的水面到达指定容积时，臭气系统停止抽气，进水控制阀33关闭，出水控制阀32打开放水，温度传感器5检测饱和气体温度和冷凝水温度，可以根据冷凝水温度查表得到水密度，水密度和测量容器31中的水溶剂相乘，就得到了冷凝水的质量，恒流采样时工况体积自动累计，也是已知值，所以就可根据以下冷凝法的经典公式计算含湿量值，免除了冷凝法和重量法则测量含湿量时必须回实验室 称重冷凝水的麻烦。下面便是含湿量计算公式：
就可根据以下冷凝法的经典公式计算含湿量值：
式中：Xsw-------排气中的水分含量体积百分数，％；
Ba-------大气压，Pa；
Gw-------冷凝器中的冷凝水量，g；
Pr-------流量计前气体压力，Pa；
Pv-------冷凝器出口饱和水蒸气压力，可根据冷凝器出口气体温度tv从空气饱和时水蒸气压力表中查到，Pa；
tr--------流量计前气体温度，℃；
Va-------测量状态下抽取烟气的体积恒流采样时工况体积，L；
Va＝T*Q，其中，Q为测量状态下抽取烟气的流量，T为抽取湿气到达指定容积需要的时间。
下面分别介绍上述方案中的电路工作原理：
1.对于第一个方案，这里需要说明是的，已经已知发光二极管一407和光电三极管一408到发光二极管二409和光电三极管二410之间的容积，然后开始测量。首先，MCU控制模块411控制出水控制阀32关闭，测量容器31开始蓄水，这时，发光二极管一407和光电三极管一408之间，以及发光二极管二409和光电三极管二410之间均为导通状态，I/O口一417和I/O口二418均为高电平，当液面到达发光二极管二409和光电三极管二410处时，发光二极管二409和光电三极管二410之间变为闭合状态，此时I/O口二418处跳变为低电平，MCU控制模块411开始计时，当液面到达发光二极管一407和光电三极管一408处时，发光二极管一407和光电三极 管一408变为闭合状态，此时I/O口一417跳变为低电平，MCU控制模块411结束计时，同时控制进水控制阀33关闭，此时，MCU控制模块411可以得到I/O口二418处跳变为低电平至I/O口一417跳变为低电平时的时间T，继而由上述所述公式可以得到抽取气体体积，从而得到含湿量。
对于含湿量测定装置2采用电极、超声波的测量原理同上。
实施例2：
在本实施例中，为了尽可能的避免含湿量测定装置3直接设置在测量容器31中引起误差，这里，除了含湿量测定装置3包括其进水口与冷凝装置2的出水口相连的测量容器31，测量容器31出水口处设置有控制出水的出水控制阀32外，在测量容器31进水口处还设置有L型旁通管34，所述的旁通管34与测量容器31进水口连接处还设置有控制进水的进水控制阀33，旁通管34上还设置有水位控制传感装置4。水位控制传感装置4除了可以采用通实施例1的三个技术方案外，还增加了一个技术方案，如下：
1.水位控制传感装置4包括设置在旁通管34外壁的发光二极管一407、光电三极管一408、测量容器31外壁的发光二极管二409、光电三极管二410以及旁通管34旁MCU控制模块411，所述的发光二极管一408以及发光二极管二409的负极均接地，正极分别通过电阻一412以及电阻二413与所述光电三极管一408以及光电三极管二410的集电极相连；所述的光电三极管一408以及光电三极管二410的发射极分别与电阻三414以及电阻四415相连，所述的光电三极管一408的集电极以及光电三极管二409的集电极还分别连接有电源一416以及电源二426；所述的光电三极管一408的发射极以及光电三极管二410的发射极分别与所述MCU控制模块411的I/O口一417以及I/O口二418相连；所述的MCU控制模块411信号控制端口分别与上述进水控制阀33以及出水控制阀32相连。
2.水位控制传感装置4包括设置在测量容器31内壁的的公共正电极419、负电极一420、旁通管34内壁的负电极二421以及旁通管34旁的MCU控制模块411，所述的负电极一420、负电极二421分别通过电阻一412以及电阻二413与三极管一422以及三极管二423的基极相连，所述的三极管一422以及三极管二423的发射极均接地并分别通过电阻三414以及电阻四415与所述的电阻一412以及电阻二413相连，该三极管一422以及三极管二423的集电极分别通过电阻五424以及电阻六425连接在电源一416以及电源二426上，所述的MCU控制模块的I/O口一417以及I/O口二418分别与所述的三极管一422以及三极管二423的集电极相连，该MCU控制模块411信号控制端口分别与上述进水控制阀33以及出水控制阀32相连。
3.水位控制传感装置4包括设置在旁通管34内壁的至少两个超生波液位传感器404，所述的超生波液位传感器404通过控制器与上述进水控制阀33以及出水控制阀32相连。
4.水位控制传感装置4包括设置在旁通管34内的浮球控制器405，所述的浮球控制器405通过控制器与上述进水控制阀33以及出水控制阀32相连。
其他均与实施例1相同，在此不再赘述。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了含湿量采样管1、冷凝装置2、含湿量测定装置3、测量容器31、出水控制阀32、进水控制阀33、旁通管34、压力传感器 35、发光二极管一407、光电三极管一408、发光二极管二409、光电三极管二410、MCU控制模块411、电阻一412、电阻二413、电阻三414、电阻四415、电源一416、电源二426、I/O口一417、I/O口二418、公共正电极419、负电极一420、负电极二421三极管一422三极管二423电阻五424、电阻六425、水位控制传感装置4、超生波液位传感器404、浮球控制器405、压力控制器406、温度传感器5、抽气系统6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (13)
1.一种含湿量自动测量仪，包括一端连接有含湿量采样管(1)以及其进水口与含湿量采样管(1)相连的冷凝装置(2)，其特征在于，所述的冷凝装置(2)的出水口连接有含湿量测定装置(3)。
2.根据权利要求1所述的含湿量自动测量仪，其特征在于，所述的含湿量测定装置(3)包括其进水口与冷凝装置(2)的出水口相连的测量容器(31)，所述的测量容器(31)出水口处设置有控制出水的出水控制阀(32)，所述的测量容器(31)进水口处还设置有控制进水的进水控制阀(33)，所述的测量容器(31)上还设置有水位控制传感装置(4)。
3.根据权利要求1所述的含湿量自动测量仪，其特征在于，所述的含湿量测定装置(3)包括其进水口与冷凝装置(2)的出水口相连的测量容器(31)，所述的测量容器(31)出水口处设置有控制出水的出水控制阀(32)，所述的测量容器(31)进水口处还设置有L型旁通管(34)，所述的旁通管(34)与测量容器(31)进水口连接处还设置有控制进水的进水控制阀(33)，所述的旁通管(34)上还设置有水位控制传感装置(4)。
4.根据权利要求2所述的含湿量自动测量仪，其特征在于，所述的水位控制传感装置(3)包括设置在测量容器(31)外壁的发光二极管一(407)、光电三极管一(408)、发光二极管二(409)、光电三极管二(410)以及测量容器(31)旁的MCU控制模块(411)，所述的发光二极管一(408)以及发光二极管二(409)的负极均接地，正极分别通过电阻一(412)以及电阻二(413)与所述光电三极管一(408)以及光电三极管二(410)的集电极相连；所述的光电三极管一(408)以及光电三极管二(410)的发射极分别与电阻三(414)以及电阻四(415)相连，所述的光电三极管一(408)的集电极以及光电三极管二(409)的集电极还分别连接有电源一(416)以及电源二(426)；所述的光电三极管一(408)的发射极以及光电三极管二(410)的发射极分别与所述MCU控制模块(411)的I/O口一(417)以及I/O口二(418)相连；所述的MCU控制模块(411)信号控制端口分别与上述进水控制阀(33)以及出水控制阀(32)相连。
5.根据权利要求2所述的含湿量自动测量仪，其特征在于，所述的水位控制传感装置(4)包括设置在测量容器(31)内壁的公共正电极(419)、负电极一(420)、负电极二(421)以及测量容器(31)旁的MCU控制模块(411)，所述的负电极一(420)、负电极二(421)分别通过电阻一(412)以及电阻二(413)与三极管一(422)以及三极管二(423)的基极相连，所述的三极管一(422)以及三极管二(423)的发射极均接地并分别通过电阻三(414)以及电阻四(415)与所述的电阻一(412)以及电阻二(413)相连，该三极管一(422)以及三极管二(423)的集电极分别通过电阻五(424)以及电阻六(425)连接在电源一(416)以及电源二(426)上，所述的MCU控制模块的I/O口一(417)以及I/O口二(418)分别与所述的三极管一(422)以及三极管二(423)的集电极相连，该MCU控制模块(411)信号控制端口分别与上述进水控制阀(33)以及出水控制阀(32)相连。
6.根据权利要求2所述的含湿量自动测量仪，其特征在于，所述的水位控制传感装置(4)包括设置在测量容器(31)内壁的至少两个超生波液位传感器(404)，所述的超生波液位传感器(404)通过控制器与上述进水控制阀(33)以及出水控制阀(32)相连。
7.根据权利要求3所述的含湿量自动测量仪，其特征在于，所述的水位控制传感装置(4)包括设置在旁通管(34)外壁的发光二极管一(407)、光电三极管一(408)、测量容器(31)外壁的发光二极管二(409)、光电三极管二(410)以及旁通管(34)旁MCU控制模块(411)，所述的发光二极管一(408)以及发光二极管二(409)的负极均接地，正极分别通过电阻一(412)以及电阻二(413)与所述光电三极管一(408)以及光电三极管二(410)的集电极相连；所述的光电三极管一(408)以及光电三极管二(410)的发射极分别与电阻三(414)以及电阻四(415)相连，所述的光电三极管一(408)的集电极以及光电三极管二(409)的集电极还分别连接有电源一(416)以及电源二(426)；所述的光电三极管一(408)的发射极以及光电三极管二(410)的发射极分别与所述MCU控制模块(411)的I/O口一(417)以及I/O口二(418)相连；所述的MCU控制模块(411)信号控制端口分别与上述进水控制阀(33)以及出水控制阀(32)相连。
8.根据权利要求3所述的含湿量自动测量仪，其特征在于，所述的水位控制传感装置(4)包括设置在测量容器(31)内壁的的公共正电极(419)、负电极一(420)、旁通管(34)内壁的负电极二(421)以及旁通管(34)旁的MCU控制模块(411)，所述的负电极一(420)、负电极二(421)分别通过电阻一(412)以及电阻二(413)与三极管一(422)以及三极管二(423)的基极相连，所述的三极管一(422)以及三极管二(423)的发射极均接地并分别通过电阻三(414)以及电阻四(415)与所述的电阻一(412)以及电阻二(413)相连，该三极管一(422)以及三极管二(423)的集电极分别通过电阻五(424)以及电阻六(425)连接在电源一(416)以及电源二(426)上，所述的MCU控制模块的I/O口一(417)以及I/O口二(418)分别与所述的三极管一(422)以及三极管二(423)的集电极相连，该MCU控制模块(411)信号控制端口分别与上述进水控制阀(33)以及出水控制阀(32)相连。
9.根据权利要求3所述的含湿量自动测量仪，其特征在于，所述的水位控制传感装置(4)包括设置在旁通管(34)内壁的至少两个超生波液位传感器(404)，所述的超生波液位传感器(404)通过控制器与上述进水控制阀(33)以及出水控制阀(32)相连。
10.根据权利要求3所述的含湿量自动测量仪，其特征在于，所述的水位控制传感装置(4)包括设置在旁通管(34)内的浮球控制器(405)，所述的浮球控制器(405)通过控制器与上述进水控制阀(33)以及出水控制阀(32)相连。
11.根据权利要求3所述的含湿量自动测量仪，其特征在于，所述的水位控制传感装置(4)包括设置在旁通管(34)内的压力传感器(406)，所述的压力传感器(406)通过控制器与上述进水控制阀(33)以及出水控制阀(32)相连。
12.根据权利要求1或2所述的含湿量自动测量仪，其特征在于，所述的测量容器(31)上还设置有温度传感器(5)以及与该测量容器(31)相连的抽气系统(6)，所述的冷凝装置(2)为半导体冷凝器或者压缩机冷凝器。
13.根据权利要求4或5或6所述的含湿量自动测量仪，其特征在于，所述水位控制传感装置(4)均设置在偏离所述测量容器(31)直径处。
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