CN104932038A - 一种温度、湿度和压力传感器检定用温湿压综合发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温度、湿度传感器检定用温湿压综合发生器，包括检定腔，检定腔通过腔口设置可开启密封门形成密闭的腔内检定环境，检定腔内部通过进排气管路由控制系统控制形成压力、湿度和温度的调整和控制，其中，湿度环境通过双流法或双压法形成；检定腔的腔体呈双层结构，腔体的内胆和外筒之间的内部空间构成液体导热介质通道，该液体导热介质通道形成内胆的导热介质套；液体导热介质通道通过进流口和回流口连接的外循环管路上连接有加热器、制冷器和循环泵。本发明的有益效果是，可提供气象行业的温度、湿度和压力传感器精度检定与校准用温湿压综合环境，其结构简单，温湿压参数调整性好、稳定性高、调整精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种环境探测仪的检定校准设施，特别涉及一种温度、湿度和压力传感器检定用温湿压综合发生器。
背景技术
在气象监测仪器或系统中所使用的各种传感器都有较高的精度要求，特别是温度、湿度和压力三个基本要素传感器的要求更高。然而，对这些传感器的校准或检定一直困扰行业内一大难题。校准或检定是指传感器的监测值与环境温度、湿度或压力实际值的差异或随温度、湿度或压力变化的响应特性，通过对多个点值的记录形成修正曲线作为传感器响应特性曲线，以利用特性曲线通过对监测值的换算获得更加准确的环境监测结果。目前在用的校准或检定设施通常都属于进口设备，不仅采购价格昂贵，而且安装、调试和维护保养还只能依赖国外技术人员进行，时间周期长、维保费用高。即使如此，现有进口设备或仪器也只能进行单因素或两个因素的联合校准，如温度湿度、温度压力和湿度压力校准，而不能实现温度、湿度和压力三个因素的联合检定，其检定结果存在一定的精准度偏差隐患。为实现三因素联合检定，需要一种均匀温度场的温湿压综合发生器，用以形成高精度的温湿压检定环境。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种温度、湿度和压力传感器检定用温湿压综合发生器，该发生器既可提供稳定且均匀温度、湿度和压力综合检定环境，也可以获得动态且均匀的温度、湿度和压力压力环境，传感器检定精度高，特别适用于气象行业中温湿度传感器的检定。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种温度、湿度传感器检定用温湿压综合发生器，包括检定腔，检定腔通过腔口设置可开启密封门形成密闭的腔内检定环境，检定腔内部通过进排气管路由控制系统控制形成压力、湿度和温度的调整和控制，其中，湿度环境通过双流法或双压法形成；检定腔的腔体呈双层结构，腔体的内胆和外筒之间的内部空间构成液体导热介质通道，该液体导热介质通道形成内胆的导热介质套；液体导热介质通道通过进流口和回流口连接的外循环管路上连接有加热器、制冷器和循环泵。
采用前述技术方案的本发明，由于检定腔的壳体呈双层结构，检定腔内胆和外筒之间构成导热介质通道，液体导热介质在导热介质通道内通过外接循环泵形成有压流动；检定腔的内胆被导热介质包裹覆盖形成导热介质套，使检定腔内胆的表面温度均匀，检定腔内胆通过黑体热辐射方式与热传导方式相结合使检定腔内部的检定环境温度均匀，形成均匀温度场，从而达到检定环境温度控制点的温度与实际温度完全吻合的一致性要求，有效提高环境温度模拟的准确性。外循环管路上连接有加热器和制冷器，检定腔通过制冷器或加热器实现模拟气象监测环境温度的变化要求。其中，制冷器和加热器可采用串联或并联方式连接，在加热器和制冷器采用并联方式连接时，循环泵出口端通过三通同时与加热器和制冷器的进口端连通，或者，加热器和制冷器的出口端同时通过三通与循环泵的进口端连接；在加热器和制冷器采用串联方式连接时，循环泵出口端与相对于检定腔较远的加热器或制冷器的进口端连接，或者，相对于检定腔较近的加热器或制冷器的出口端与循环泵出口端连接。其中，湿度环境形成的双流法是指直接通过流量控制器控制饱和汽和干燥气的混合比例；双压法是采用压力控制器对换算成压力因素的饱和汽和干燥气的混合比例进行控制方式，形成不同的湿度变化要求，其湿度控制准确，且响应速度快。
应用本发明综合发生器的检定装置通过检定腔内环境温度、湿度和压力控制实现气象监测仪器或系统中传感器的模拟工作环境变化而进行相应的变化或调节，通过实时将接收并记录传感器温度、湿度和压力探测值与检定环境实际值进行比较，便可方便的计算并确定传感器综合检测特性的响应时间和实时差异，从而确定其响应特性曲线。在传感器实际应用时，利用该特性曲线对传感器的实时监测值进行修订，便可准确的得到传感器所处环境的温度、湿度和压力的真值。
优选的，所述液体导热介质通道的外循环管路上设有热交换器，该热交换器的另一换热通路端口连接在检定腔的进气管路上，该进气管路用于向检定腔的检定环境提供设定湿度的气体。热交换器利用回流口回流的液体介质热能或冷能对进入检定腔内的设定湿度的干湿混合气体进行预热或预冷，使其温度达到或接近检定腔温度，在有效提高能源利用率的同时，可提高腔内气体混合后初始温度的均匀性；另外，热交换器的内部气路管路利于饱和湿气和干气的充分混合，从而有效提高检定腔内部气体湿度的均匀性。
进一步优选的，所述进气管路的进气端通过三通分别与饱和湿气气路和干气气路连接；饱和湿气气路和干气气路分别通过流量或压力控制器与所述三通的两个进气口连接。通过流量或压力控制方式对进入检定腔内部检定环境的压力稳定和升高调整要求，只需选择控制器商品中精度高的控制器即可方便的实现高精度控制要求。
更进一步优选的，所述饱和湿气气路上设有饱和器，饱和器的出口端与对应的所述流量或压力控制器的进口端连接。饱和器是现有技术中饱和湿气的发生装置，包括塔板式和气泡式。塔板式饱和器可采用中国专利授权公告号CN101619880B公告的授权专利，其发明创造名称为“塔板式水、冰饱和气加湿器”。该塔板式饱和器利用水或冰形成饱和加湿环境，当气体进入该饱和加湿环境即可被加湿为饱和湿气。
再进一步优选的，所述干气气路上设有干燥器，干燥器的出口端与对应的所述流量或压力控制器的进口端连接，干燥器的进口管路依次通过调压阀和气源连接。以通过干燥获得纯干燥的气体，为检定环境的湿度控制和调整提供可靠保障。本方案中，气源可通过空气压缩机形成，最好在调压阀和气源的空气压缩机之间设置无热再生干燥器，以利用无热再生干燥器的优秀干燥特性，通过两级干燥方式获得纯干燥的气体，为检定环境的湿度控制和调整提供进一步的保障。
再进一步优选的，所述调压阀的出口管路上还形成有一旁路，该旁路与所述饱和器设有的进气口连接。用以向饱和器提供所需气量，使设备总体结构简化和紧凑，降低设备制造成本。
优选的，所述检定腔设有的排气管路上连接有真空泵，真空泵与检定腔之间设有排气用控制器。控制系统通过流量或压力控制的方式实现检定腔内部试验环境的降压调整和稳压保压，以获得模拟环境变化相应的压力条件。
进一步优选的，所述导热介质通道通过导流板形成设定形状流道的导热介质套。以通过导流板使液体导热介质在内胆壁上形成设定方式的流动，增强导热效果。当然，在不设置导流板时，通过将进流口和回流口分设在检定腔的壳体底部和口部两端，并使进流口位于导热介质通道下部，回流口位于导热介质通道上部，以获得液体导热介质的浸漫式流动，可简化结构，降低制造成本。
更进一步优选的，优选的，所述液体导热介质通道由导流板形成螺旋式或“蛇行”式流道。用以形成导热介质套设定和规律的流动方式，以在检定腔外周形成温度均匀的热传导，确保腔内温度均匀。
再进一步优选的，所述“蛇行”式流道主要由“7”字形的导流板形成，“7”字形导流板与检定腔壳体的内胆和外筒的管侧壁形成密封连接，任一导流板两侧的流道段通过导流板两端长度的交错变化呈交替的在检定腔壳体底部和壳体口部连通。以使导热介质流道形成从壳底达到壳口的蛇行往返流动，进一步提高检定腔墙壁温度均匀性效果，特别适用于较大规格检定装置的发生器。
本发明的有益效果是，可提供气象行业的温度、湿度和压力传感器精度检定与校准用温湿压综合环境，其结构简单，温湿压参数调整性好、稳定性高、调整精度高。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图。
图2是本发明中检定腔腔体结构示意图。
图3是本发明中实施例2的检定腔腔体内胆外壁结构示意图，其中，箭头所指方向为液体导热介质流动方向，进流接头3和回流接头4仅表示其设置的位置。
图4是本发明中实施例3中导流板19在圆形内胆底部的连通方式。
图5是本发明中实施例3中导流板19在直角四边形内胆底部的另一种连通方式。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1，参见图1、图2，一种温度、湿度传感器检定用温湿压综合发生器，包括检定腔1，检定腔1通过腔口设置可开启密封门形成密闭的腔内检定环境，检定腔1内部通过进排气管路由控制系统控制形成压力、湿度和温度的调整和控制。其中，湿度环境通过双流法形成，具体包括检定腔1的腔体呈双层结构，腔体的内胆和外筒之间的内部空间构成液体导热介质通道，该液体导热介质通道形成内胆的导热介质套；液体导热介质通道通过进流口1a和回流口1b连接的外循环管路上设有加热器2、制冷器3、热交换器4和循环泵16，热交换器4的液体介质进口连接在回流口1b上，热交换器4的液体介质出口与循环泵16进口连接，循环泵16出口与制冷器3连接，加热器2串接在制冷器3与液体导热介质通道的进流口1a之间，循环泵16的进口端连接有液体膨胀容器17，液体膨胀容器17用于液体导热介质储备，以确保不因温度升降而导致液体导热介质循环通道中压力升高或体量不足，膨胀容器17上设有安全阀18，以便在压力升高到设定值时而自动泄压，确保使用安全；热交换器4通过另一换热通路连接在检定腔1的进气管路上，该进气管路用于向检定腔1的检定环境提供设定湿度的气体。检定腔1的排气管路上连接有真空泵5，真空泵5与检定腔1之间设有由压力控制器构成的排气用控制器6。
其中，进气管路的进气端通过三通分别与饱和湿气气路和干气气路连接；饱和湿气气路和干气气路分别通过流量控制器7与所述三通的两个进气口连接。饱和湿气气路上设有饱和器8，饱和器8的出口端与对应的流量控制器7的进口端连接；饱和器8的进水通道上通过单向阀9、补水泵10连接有水箱11；干气气路上设有干燥器12，干燥器12的出口端与对应的流量控制器7的进口端连接，干燥器12的进口管路依次通过调压阀13、无热再生干燥器14与构成气源的空气压缩机15连接；调压阀13的出口管路上还形成有一旁路，该旁路与饱和器8设有的进气口连接。
本实施例中的加热器2、制冷器3和循环泵16的设置顺序可相互调换，如由回流口1b到进流口1a端依次为循环泵16、加热器2和制冷器3；加热器2、制冷器3和循环泵16；加热器2、循环泵16和制冷器3；制冷器3、循环泵16和加热器2；制冷器3、加热器2和循环泵16。
本实施例中的加热器2和制冷器3不能同时工作，其中之一工作时，另一个应保持通畅。串联设置的好处是只需采用一个流量控制单元或流量控制元件实现流量控制，利于紧凑设备结构。当然，也可采用加热器2和制冷器3并联的方式替代串联的方案，采用并联方案时，二者择一工作，或根据需要二者均不工作；其中液体导热结合依次通过热交换器4、循环泵16、制冷器3或加热器2以及导热介质通道形成有压循环；或者，液体导热介质依次通过热交换器4、制冷器3或加热器2，再由循环泵16压力泵入导热介质通道形成有压循环。
本实施例中的湿度环境还可通过双压法形成，具体是流量控制器7采用压力控制器替代。
本实施例中的排气用控制器6也可采用流量控制器替代。
本实施例中的流量控制器具体采用控制精度高的质量流量控制器。
本实施例中，也可在检定腔1的内胆外壁上设置螺旋导流板，以使液体导热介质在内胆上的导热介质通道内形成螺旋流动方式(无附图示出)。
实施例2，参见图3，所述液体导热介质通道由导流板形成螺旋式或“蛇行”式流道。其中，“蛇行”式流道主要由“7”字形的导流板19形成，“7”字形导流板19与检定腔1壳体的内胆和外筒的管侧壁形成密封连接，任一导流板19两侧的流道段通过导流板19两端长度的交错变化呈交替的在检定腔1壳体底部和壳体口部连通；且进流口1a和回流口1b位于导热介质通道的上部或下部的同一部位，进流口1a和回流口1b分设在隔板20两侧。
本实施例的其余结构与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例3，参见图4、图5，所述“7”字形的导流板19的水平边自由端和竖直边自由端长度呈交错变化，以形成“蛇行”式导流通道。其中，图4为检定腔1壳体的内胆和外筒为圆形的情形，图5为检定腔1壳体的内胆和外筒为直角四边形的情形。
本实施例的其余结构与实施例2相同，在此不再赘述。
以上虽然结合了附图描述了本发明的实施方式，但本领域的普通技术人员也可以意识到对所附权利要求的范围内作出各种变化或修改，这些修改和变化应理解为是在本发明的范围和意图之内的。
Claims (10)
1.一种温度、湿度传感器检定用温湿压综合发生器，包括检定腔(1)，检定腔(1)通过腔口设置可开启密封门形成密闭的腔内检定环境，检定腔(1)内部通过进排气管路由控制系统控制形成压力、湿度和温度的调整和控制，其中，湿度环境通过双流法或双压法形成；其特征在于，所述检定腔(1)的腔体呈双层结构，腔体的内胆和外筒之间的内部空间构成液体导热介质通道，该液体导热介质通道形成内胆的导热介质套；液体导热介质通道通过进流口(1a)和回流口(1b)连接的外循环管路上连接有加热器(2)、制冷器(3)和循环泵(16)。
2.根据权利要求1所述的用于温度、湿度传感器检定用温湿压综合发生器，其特征在于，所述液体导热介质通道的外循环管路上设有热交换器(4)，该热交换器(4)的另一换热通路端口连接在检定腔(1)的进气管路上，该进气管路用于向检定腔(1)的检定环境提供设定湿度的气体。
3.根据权利要求2所述的用于温度、湿度传感器检定用温湿压综合发生器，其特征在于，所述进气管路的进气端通过三通分别与饱和湿气气路和干气气路连接；饱和湿气气路和干气气路分别通过流量或压力控制器(7)与所述三通的两个进气口连接。
4.根据权利要求3所述的温度、湿度传感器检定用温湿压综合发生器，其特征在于，所述饱和湿气气路上设有饱和器(8)，饱和器(8)的出口端与对应的所述流量或压力控制器(7)的进口端连接。
5.根据权利要求4所述的温度、湿度传感器检定用温湿压综合发生器，其特征在于，所述干气气路上设有干燥器(12)，干燥器(12)的出口端与对应的所述流量或压力控制器(7)的进口端连接，干燥器(12)的进口管路依次通过调压阀(13)和气源连接。
6.根据权利要求5所述的温度、湿度传感器检定用温湿压综合发生器，其特征在于，所述调压阀(13)的出口管路上还形成有一旁路，该旁路与所述饱和器(8)设有的进气口连接。
7.根据权利要求1所述的温度、湿度传感器检定用温湿压综合发生器，其特征在于，所述检定腔(1)设有的排气管路上连接有真空泵(5)，真空泵(5)与检定腔(1)之间设有排气用控制器(6)。
8.根据权利要求1～7中任一项权利要求所述的温度、湿度传感器检定用温湿压综合发生器，其特征在于，所述液体导热介质通道通过导流板形成设定形状流道的导热介质套。
9.根据权利要求8所述的温度、湿度传感器检定用温湿压综合发生器，其特征在于，所述液体导热介质通道由导流板形成螺旋式或“蛇行”式流道。
10.根据权利要求9所述的温度、湿度传感器检定用温湿压综合发生器，其特征在于，所述“蛇行”式流道主要由“7”字形的导流板(19)形成，“7”字形导流板(19)与检定腔(1)壳体的内胆和外筒的管侧壁形成密封连接，任一导流板(19)两侧的流道段通过导流板(19)两端长度的交错变化呈交替的在检定腔(1)壳体底部和壳体口部连通。
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