CN102539007A

CN102539007A - 无水式湿球温度测量装置

Info

Publication number: CN102539007A
Application number: CN2012100344518A
Authority: CN
Inventors: 王维
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种无水式湿球温度测量装置，由湿度传感器(1)、温度传感器(2)、单片机(3)和内置电池(4)等依次连接组成，其特征是装置内的单片机(3)按内置程序定时采集湿度传感器(1)和温度传感器(2)的输出信号，通过换算得出湿球温度，并分别将干球温度(当前温度)和湿球温度将进行D/A转换或通过RS232串口方式，模拟传统的干湿球温度传感器的输出接口，方便替换原使用的有水式干湿球传感器。内置电池(4)为装置供电。

Description

无水式湿球温度测量装置

技术领域

本发明涉及一种无水式湿球温度测量装置，属仪器仪表技术领域。

背景技术

在传统的空气温/湿度测量技术领域中，有一类测量“干湿球温度”的方法和技术，它主要是采用有水式测量，测量要点可采用二只相同的温度表/或温度传感器，一只裸露在被测环境中，另一只则用透水性好的材料(如棉纱)包裹并与位于下方储水器的水连通，通过测量在棉纱表面水分不断蒸发同时的温度表或温度传感器的温度实现“湿球”温度测量，在分别测得干湿球温度后可以进一步换算出空气的“相对湿度”和“绝对湿度”(水蒸气分压)，而“相对湿度”和“绝对湿度”是人们对空气中水蒸气含量的非常重要描述方法，在许多应用领域有着重要意义和应用。

应该承认，这种“干湿球温度”测量方法简单易行，在许多生产领域按照生产工艺制度温湿度控制目标时，“干湿球温度”法通俗易懂、便于推广使用。以烟草行业的烟叶烘烤应用领域为例，烟叶调制烘烤的科研人员经过多年努力，已经针对不同地区、不同烟叶品种、不同烟叶部位和不同烟叶成熟度等分别制订了一系列的“时间——温湿度控制”烘烤工艺，供广大烟农烘烤使用。该烘烤工艺曲线使用的就是“烘烤阶段/时间——干湿球温度控制”。

也应该看到，受湿球温度测量方法的影响，在测量过程中水分不断蒸发消耗，一旦发生储水器内水消耗完或者传递水的棉纱条因反复使用导致受水垢、杂物等影响出现导水性下降等多种情况，所测得或指示的湿球温度数值将会偏高直至与干球温度一致，这将严重影响生产。

在使用以干湿球温度做为控制目标的自动控制装置时，上述问题将直接导致生产严重违背工艺要求，发生不合格品明显增多，甚至全部为不合格品等现象。这里以烟叶烘烤的“变黄期——定色期——干筋期”三个烘烤阶段为例分别说明上述问题的严重性。

假如在“变黄期”内的某一段时间内(比如开始烘烤的30小时后)，工艺要求烤房保持干球38℃、湿球36℃一段时间，以促使整个烤房内的烟叶(按国家烟草专卖局颁布的技术规范建造的密集卧式烤房计，装烟量可达5000kg)变黄，这时若湿球温度测量值偏高，将直接导致控制装置启动排湿，结果将导致烟叶未能按要求变黄，最终出现烤青烟(不能入级，完全损失，损失可达数千乃至万元)，而且，这种变化往往是不可逆的；假如在“定色期”内的某一段时间内(比如开始烘烤的70小时后)，工艺要求烤房保持干球48℃、湿球37℃一段时间，以促使整个烤房内的烟叶定色、支脉变黄，这时若湿球温度测量值偏高，也将直接导致控制装置启动排湿，结果将导致烤房内的实际湿度太低，出现支脉未来得及变黄便干燥脱水，出现“青筋黄片”烟(也基本不能入级，损失明显)，当然，这种变化也是不可逆的；假如在“干筋期”内的某一段时间内(比如开始烘烤的120小时后)，工艺要求烤房保持干球60℃、湿球37℃一段时间，以促使整个烤房内的烟叶支脉干燥、主脉变白并脱水，这时若湿球温度测量值偏高，也将直接导致控制装置启动排湿，结果将导致长时间进行不必要的“排湿”，白白消耗热量，增加能耗，延长烘烤时间。

仍然以烟叶烘烤为例，导致上述有水测量湿球温度容易出现问题的主要因素有：

(1)、烟叶烘烤历时长，需经历“变黄期——定色期——干筋期”三个烘烤阶段，通常需要150小时(7天)以上，在这么长时间内，人根本无法进入进行检查、加水或更换传感器；

(2)、温度高，且处于高温段的时间长，湿球水分蒸发量大。通常“变黄期”温度需调整在32——38℃、“定色期”温度需调整在42——52℃、“干筋期”温度需调整在5568℃，而处于50℃以上的时间可占总时间的1/3以上；

(3)、有水湿球温度传感器要求放置在烤房的装烟室内部的烟叶中，既是发现存在故障也根本无法更换，尤其是在高温阶段。

因此，无水式湿球温度测量装置的发明具有明确和现实的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有水湿球温度测量存在的问题，发明一种采用无水测量方法，它能够完全克服有水测量存在的不足。

本发明的无水式湿球温度测量装置，其特征是测量装置由湿度传感器(1)、温度传感器(2)、单片机(3)和内置电池(4)连接组成，测量装置内的单片机(3)按内置程序，定时采集湿度传感器(1)和温度传感器(2)的输出信号，通过换算得出湿球温度，输送到显示器或输出接口。

单片机(3)实时换算出当前温度下的湿球温度后，对干球温度和湿球温度或者进行D/A转换出模拟量输出或者通过RS232串口方式输出，以模拟常见的传统干湿球温度传感器的输出接口。

本发明的无水式湿球温度测量装置，单片机(3)将当前温度下的相对湿度换算出当前温度下的湿球温度后，对干球温度和湿球温度或者进行D/A转换出模拟量输出或者通过RS232串口方式输出，以模拟常见的传统干湿球温度传感器的输出接口，方便替换现行被广泛使用的有水式干湿球传感器。

本发明主要优点是：

本发明采用无水式测量方法，由于不使用现行的湿球温度测量的“储水器——棉纱条——温度传感器”的测量方法，从根本上避免了有水式湿球温度测量过程中因储水器重新灌水后没有盖紧而漏水、水分不断蒸发消耗导致储水器内水耗干、传递水的棉纱条因反复使用导致受水垢或杂物、使用的水含杂质太多等影响使其导水性下降等情况出现，克服了有水式测量可能发生的所测得或指示的湿球温度数值明显偏高甚至大大高于实际湿球温度的现象，既支持了传统上广泛使用的“干湿球温度”的测量及其实际应用的意义，又避免了因测量失效导致一系列严重问题的发生，大大提高了湿球温度测量可靠性和可用性；同时，采用了单片机进行数值处理，内置了理论界普遍采用的“干湿球温度——相对湿度”对照表，采用了“拉格朗日”插值处理，能够满足测量精度要求；采用输出方式模拟现行的有水湿球温度传感器的电压值模拟量输出或者RS232串口方式输出，可以方便目前的应用装置替换现行的传感器。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的结构组成示意图。

图2为本发明的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示的装置组成结构图和图2所示的装置电路原理图中，湿度传感器(1)(U2)选用Honeywell公司的HIH4000集成相对湿度传感器，测量范围0～100％RH、-40～85℃，测量精度3.5％RH，供电3～5VDC、200uA电流，输出0～4VDC；温度传感器(2)采用Dallas公司的DS18B20数字式温度传感器，供电3～5VDC，与单片机(3)采用RS232进行通讯；单片机(3)(U3)选用STC12LF1840T，超低功耗，自带10位A/D转换器，实现对温度和湿度的数据采集，完成D/A转换输出或者通过RS232串口输出；内置碱性电池(4)可选用AA 1.5V大容量碱性电池采用4节电池并联，可连续供电1年以上。

无水式湿球温度测量装置由湿度传感器1、温度传感器2、单片机3和内置电池4等依次连接组成，其特征是装置内的单片机3按内置程序定时进行A/D转换或串口通讯采集湿度传感器1和温度传感器2的输出，通过“温度/相对湿度——干球温度/湿球温度”换算，得出湿球温度。模拟传统的干湿球温度传感器的输出接口，方便替换原使用的有水式干湿球传感器。内置电池4为装置供电。

本发明采取4节普通5号碱性电池供电，采用低功耗设计，通常更换电池周期为1年以上，能够满足大多数使用要求。

Claims

1.一种无水式湿球温度测量装置，其特征是测量装置由湿度传感器(1)、温度传感器(2)、单片机(3)和内置电池(4)连接组成，测量装置内的单片机(3)按内置程序，定时采集湿度传感器(1)和温度传感器(2)的输出信号，通过换算得出湿球温度，输送到显示器或输出接口。

2.根据权利要求1所述的无水式湿球温度测量装置，其特征是单片机(3)实时换算出当前温度下的湿球温度后，对干球温度和湿球温度或者进行D/A转换出模拟量输出或者通过RS232串口方式输出，以模拟常见的传统干湿球温度传感器的输出接口。