CN107014156B - 被干燥物含水量测量方法、真空干燥装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了被干燥物含水量测量方法、真空干燥装置及其控制方法。所述被干燥物含水量测量方法用于计算在真空干燥过程中干燥容器内被干燥物的含水质量，该方法根据干燥容器在密闭状态下的系统参数值来计算被干燥物在干燥温度下的水分蒸发量，并根据所述水分蒸发量来计算所述被干燥物的当前含水量。本发明被干燥物含水量测量方法简单、方便，易于实现，且测量过程高效，测量量程广，测量结果可靠。本发明还提供了真空干燥装置及其控制方法，所述真空干燥装置通过对被干燥物的含水量进行实时测量，对干燥过程进行控制，且控制方法能够满足快速和连续化的要求，无需人工干预，使被干燥物准确、快速地达到预先设定的目标含水量。

Description

被干燥物含水量测量方法、真空干燥装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及真空干燥技术领域，尤其涉及一种在真空干燥过程中测量被干燥物当前含水量的方法，基于该方法设计的真空干燥装置，以及通过该真空干燥装置将待干燥物干燥至目标含水量的控制方法。

背景技术

在室温或低于水的沸点的温度状态下干燥待干燥物至特定水分含量的装置和技术，以其不破坏待干燥物的物理、生物和化学特性的特点，在各行各业都有广泛应用。

例如，美国专利WO 1988002279A1公布了一种谷物粉碎过程，其方案要求被粉碎的谷物含水量至少达到23％但是不能高于30％。美国专利WO2001092268A1公布了一种使用不饱和气体干燥阿莫西林(amoxicillin)药剂的方法，要求在摄氏温度10-50度下干燥，干燥后的含水量分别少于5％、3％、1％等等。专利CA2632096C公布了一种使用微波干燥燃煤的方法用于优化制焦过程，该方法要求在低于摄氏90度下，干燥燃煤分别至8％、14％、25％的含水量。美国专利US20100196567A1公布了一种制造苹果薯片的方法，该方法使用吹风在摄氏60-70度的温度下干燥苹果片至10-20％的含水量。以上专利文献所记载的技术采用了不同的干燥方法，都要求在低于摄氏100度的温度下干燥物体至特定的含水量，而不是完全干燥。但是如何控制干燥过程使干燥物达到特定的含水量是目前难以解决的问题。很明显，如果控制过程不准确，而使干燥物的含水量超过或达不到所需的含水量，将会影响产品质量。

真空干燥利用液体(水或化学、生物溶剂)在低气压状态下沸点降低的特性，可在室温或低温状态下快速干燥待干燥物，从而实现了上述在较低的温度下进行干燥的要求，不破坏待干燥物的物理、生物和化学特性，适合很多领域的应用。但是目前的真空干燥装置无法在干燥过程中自动控制待干燥物至指定的目标含水量，这主要是由于在干燥过程中被干燥物的实时含水量难以进行快速有效的测量，从而难以准确控制干燥终点。

现有常用的含水量测量方法如直接测量法是通过把水分完全从湿物料中排除掉后，测量其重量或体积变化。但是，这种方法是在干燥过程之后测量，适用于将干燥物完全干燥后，测量其起始含水量。如果要控制干燥物至特定含水量，干燥过程的时间很难掌握。如果干燥过程监控不准确，干燥时间太长，排除了太多水分，使得干燥物少于想要的含水量，则整个干燥过程必须从头开始，不仅浪费原材料和能源，而且降低生产效率。或许可以在干燥过程中阶段性的暂时停止，以采样干燥物，再依据现有的测量方法进行含水量测量，但是多次间断采样不仅增加了诸多不便，还将打断干燥过程的连续性，而且采样过程中容易引入外部误差因素，使得测量不够准确。并且，这种采样方式也不适用于真空干燥装置，因为采样时真空干燥的生产条件(真空度)要被破坏，采样后真空干燥装置需要重新达到所需的真空度，然后继续干燥过程，费时费力，降低效率，因此，这种间断性采样的测量方式难以满足真空干燥时对速度和连续化的要求等问题，不适用于真空干燥装置。

此外，常用真空干燥装置为了干燥大批量物体，可能的选择是增加真空干燥装置中干燥室的容量，从而可以干燥大批量物体。然而由于真空干燥装置中干燥室的容量是一个固定参数，在实际使用中，被干燥物数量会有很多变化，不易控制。如果被干燥物数量少，大干燥室的容量会被浪费。被浪费的干燥室的容量会加长需要达到真空度的时间，使得干燥时间不必要的延长。而且，由于真空干燥需要能量，被浪费的干燥室的容量也增加了真空干燥过程中的能耗。

大容量干燥室还会带来其他问题。例如，干燥室容量大，其内表面面积大，造成液体气化后在内表面上的附着增大，从而减缓液体蒸发过程，影响干燥效率。干燥室容量大，还会造成干燥室内参数监测灵敏度降低。另外，当干燥室容量大时，如果大量被干燥物同时置于干燥室内干燥，系统干燥时间将取决于干燥最慢的那部分物体的干燥时间，在干燥过程中，即使有部分物体已经达到所需的含水量状态，系统不会停止干燥过程，只有等到干燥最慢的部分物体达到所需的含水量状态时，系统才会停止。因此，如果采用大容量干燥室干燥大批量物品，会降低干燥效率，而且干燥后干燥物的含水量的均匀性难以保持一致。

综上所述，控制被干燥物在低温条件干燥至目标含水量的方法仍有待开发，实际应用中迫切需要创设出一种能够在干燥过程中实时测量被干燥物含水量的方法，使之满足速度和连续化要求，实现控制真空干燥过程，使干燥物快速、准确、有效地达到符合要求的目标含水量。除此之外，现有能实现低温干燥的真空干燥装置在结构与使用上，显然也存在有不便与缺陷，如何使得真空干燥装置在干燥大批量物品时，能够减少干燥时间，增加节能，提高干燥效率，保证干燥效果，亦为当前亟待改进的目标。

发明内容

本发明的第一个目的是提供被干燥物含水量测量方法，能够在真空干燥过程中对被干燥物的含水量进行快速、准确的测量，为实现控制干燥物达到目标含水量提供基础，从而克服现有的测量方法周期长，效率低，难以满足速度和连续化的要求，且测量结果易受影响、准确度低等问题。

本发明的第二个目的是提供一种真空干燥装置，能够通过对被干燥物含水量的实时监测控制被干燥物干燥至目标含水量，监测过程满足速度和连续化的要求，且干燥终点控制准确，保证干燥效果，从而克服现有的测量装置难以快速连续监测，或监测结果不够准确的不足。

本发明的第三个目的是提供所述真空干燥装置的控制方法，使得能够准确、可靠地控制被干燥物实现符合需求的目标含水量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

被干燥物含水量测量方法，用于计算在真空干燥过程中，干燥容器内被干燥物中的含水质量，所述含水质量通过以下式(1)计算获得：

Ml+Mv＝Mv/X(U，V) (1)

式(1)中：Ml为被干燥物中的含水质量，Mv为干燥容器中的蒸汽质量，两者之和即为干燥容器中水的总质量；X(U，V)定义为蒸汽的质量因子，其与系统内能U及系统体积V有关，等于所述蒸汽质量Mv除以所述水的总质量；所述蒸汽质量Mv根据以下式(2)计算获得：

Mv＝VMP/RT (2)

式(2)中：V为系统体积，等于干燥容器的容积扣除被干燥物的体积；M为水的摩尔质量；P为干燥容器内蒸汽的压力；R为理想气体常数；T为干燥容器内蒸汽的温度；所述质量因子X(U，V)根据以下式(3)计算获得：

X(U，V)＝(V/m–Vf)/(Vg–Vf) (3)

式(3)中：Vf是干燥容器内水的比体积，Vg是干燥容器内蒸汽的比体积；m为干燥容器中水的总质量，其初始值等于所述被干燥物的起始含水质量m₀，对于时刻t，m取值为t-1时刻干燥容器中水的总质量，即m_t＝Ml_t-1+Mv_t-1。

作为进一步地改进，所述蒸汽的比体积Vg和水的比体积Vf是基于饱和蒸汽表根据干燥容器内水的温度与Vg、Vf的对应关系得到的。

所述系统体积V通过以下方法测量：通过抽真空使放置有被干燥物的干燥容器处于负压状态，停止抽真空后记录密闭干燥容器内的压力值P1；使一定量的外部空气进入所述干燥容器后，记录此时干燥容器内的压力值P2，记录流入的外部空气的体积，并换算为摩尔数Y；根据V＝YRT/(P2–P1)计算系统体积V，式中：T为干燥容器内蒸汽的温度，R为理想气体常数。

一种真空干燥装置，所述真空干燥装置包括控制单元，抽真空单元以及一个或多个干燥单元，所述干燥单元与所述抽真空单元和控制单元分别连接；所述干燥单元包括干燥室、加热装置、绝对压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第一阀门及第二阀门，其中：所述干燥室用于放置待干燥物，其上安装有用于与所述抽真空单元连接的真空管道；所述加热装置用于加热所述干燥室；所述第一温度传感器用于采集所述干燥室内蒸汽的温度，并将该温度信号发送给所述控制单元；所述第二温度传感器用于采集所述干燥室中被干燥物的温度，并将该温度信号发送给所述控制单元；所述绝对压力传感器通过管道与所述干燥室连接，用于采集所述干燥室内的气压，并将该气压信号发送给所述控制单元；所述第一阀门通过管道与所述干燥室连接，用于连通所述干燥室与外界空气；所述第二阀门安装在所述真空管道上，用于连通所述干燥室与所述抽真空单元；所述控制单元用于接收所述第一、第二温度传感器和绝对压力传感器采集的信号，并据此计算所述被干燥物的含水量，以判断所述被干燥物是否达到目标含水量。

作为进一步地改进，所述干燥单元还包括差分压力传感器，所述差分压力传感器的两个出口分别通过两根管道与所述干燥室相连，其中一根管道连接到所述绝对压力传感器与干燥室之间的管道上，另一根管道上安装有真空阀门，并与所述真空管道相连通，所述差分压力传感器用于采集其两个出口处的压差并发送该压差信号至所述控制单元。

所述第一、第二温度传感器和绝对压力传感器采集的信号分别通过信号放大器发送给所述控制单元，所述控制单元包括微处理器，所述微处理器通过模数转换电路与所述信号放大器连接。

所述抽真空单元包括带气镇阀门的真空泵，所述真空泵上连接有抽气主管道，所述抽气主管道用于与所述干燥单元的真空管道相连接。

所述抽气主管道上还设有加热管，用于预先加热被吸入所述真空泵的气体。

所述干燥单元还包括气体流量传感器，所述气体流量传感器与所述第一阀门连接，用于采集气体流量信号并发送给所述控制单元。

所述真空装置包括多个干燥单元，所述控制单元和所述抽真空单元集成为主机系统，所述控制单元在所述主机系统上设有多项信号接口，用于与多个干燥单元中的第一温度传感器、第二温度传感器、绝对压力传感器和气体流量传感器相连接，所述抽真空单元在所述主机系统上设有多个管道接口，用于与各干燥单元中的真空管道相连接。

一种控制方法，用于控制所述的真空干燥装置，包括以下步骤：A.将待干燥物放入干燥室内，关闭所述第一阀门，启动加热装置，按设定干燥温度进行加热；B.开启连通抽真空单元的第二阀门，抽取干燥室内的空气使之达到所需真空度；C.在真空干燥过程中，每间隔一定时间关闭所述第二阀门，使所述干燥室保持密闭，控制单元获取密闭期间压力传感器采集的干燥室内的气压、第一温度传感器采集的干燥室内蒸汽的温度和第二温度传感器采集的干燥室中被干燥物的温度；D.控制单元根据获取的所述干燥室内的气压、干燥室内蒸汽的温度、干燥室中被干燥物的温度，计算所述被干燥物当前的含水量，以判断所述被干燥物是否达到目标含水量。

作为进一步地改进，在所述干燥室保持密闭期间，所述压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器以一定频率多次采样来获取气压、蒸汽温度、被干燥物温度，控制单元根据多次采样数据计算被干燥物含水量的多个样点值后再取平均值作为所述被干燥物当前的含水量。

所述控制方法还包括用于测量干燥系统体积的以下步骤：关闭第一阀门，开启连通抽真空单元的第二阀门，抽取干燥室内的空气使之处于负压状态，关闭第二阀门，压力传感器采集此时干燥容器内的压力值P1并发送给所述控制单元；开启第一阀门，使一定量的外部空气进入干燥室后，关闭第一阀门，压力传感器采集此时干燥容器内的压力值P2并发送给所述控制单元，气体流量传感器采集流入的外部空气体积并发送给所述控制单元。

由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：

(1)本发明根据干燥系统的参数值如压力、温度、系统体积等在干燥过程中测量被干燥物含水量的方法，简单、方便，易于实现，且测量量程广，从干燥伊始到完全干燥皆可测量，测量过程高效，测量结果可靠。

(2)本发明的真空干燥装置，能够实时监测干燥过程中被干燥物的含水量，从而控制被干燥物准确地干燥至目标含水量，监测过程满足速度和连续化的要求，且不用破坏真空干燥装置的真空环境。

(3)本发明的真空干燥装置，能够实现在低温状态下快速干燥待干燥物，不破坏待干燥物的物理、生物和化学特性，充分发挥了真空干燥快速和不损伤干燥物的特点，扩充了真空干燥技术的应用领域。

(4)抽真空单元采用带有气镇阀门的真空泵，并设置了加热管，干燥容器中的气体在被吸入真空泵前，先经加热管加热，由于气体中水的蒸汽压力直接与气体温度有关，加热管提高了吸入气体里的水的蒸汽压力，导致泵腔里的水蒸气分压力升高，从而有利于水分排出泵外。

(5)本发明的真空干燥装置可设置多个干燥单元，适用于不同批量的待干燥物，当干燥大批量物料时，避免了传统干燥装置只有单个大容量干燥容器的不足。多个干燥单元可以独立控制，可以按需设置，减少干燥时间，节省能量，提高了干燥效率。此外，每个干燥容器的大小和形状可以根据被干燥物的不同而设计，从而最大化的减少非必要空间和内表面积，减少液体附着，提高参数检测灵敏度，更准确的判断干燥物的含水状态。

(6)控制单元和抽真空单元集成为主机系统，并分别在主机系统上设有与所述干燥单元连接的电信号接口和气体管道接口，实现了干燥单元的快速接入，易于操作按需设计，快速组装。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是两个不同含水量的物体在一个密闭的干燥容器内压力随时间的变化曲线。

图2是本发明真空干燥装置的结构示意图。

图3是多个干燥单元与主机系统的组装连接关系示意图。

图4是测试实例中某干燥物连续7次的含水量测量曲线图。

具体实施方式

在干燥过程中，对密闭的干燥容器而言，作为一个封闭系统，其系统体积是一个常数，所以其热力学状态是一个等容过程(isochoric process)。

本发明提供了一种在真空干燥过程中测量被干燥物含水量的方法，即是通过在真空干燥过程中，适时地使干燥容器密闭，使干燥系统进入等容状态，并基于等容过程的热力学状态，建立的一种被干燥物含水量实时测量的新方法。

本发明所述的被干燥物含水量测量方法，用于在真空干燥过程中，计算干燥容器内被干燥物的含水质量，所述被干燥物的含水质量根据干燥容器在密闭状态下的系统参数来计算。

具体地，所述被干燥物的含水质量Ml通过以下式(1)计算获得：

Ml+Mv＝Mv/X(U，V) (1)

式(1)中：Ml为被干燥物中的含水质量，Mv为干燥容器中的蒸汽质量，两者之和即为干燥容器中水的总质量；X(U，V)定义为蒸汽的质量因子，其与系统内能U及系统体积V有关，等于所述蒸汽质量Mv除以所述水的总质量；

所述蒸汽质量Mv根据以下式(2)计算获得：

Mv＝VMP/RT (2)

式(2)中：V为系统体积，等于干燥容器的容积扣除被干燥物的体积；M为水的摩尔质量；P为干燥容器内蒸汽的压力；R为理想气体常数；T为干燥容器内蒸汽的温度。

所述质量因子X(U，V)根据以下式(3)计算获得：

X(U，V)＝(V/m–Vf)/(Vg–Vf) (3)

式(3)中：Vf是干燥容器内水的比体积，Vg是干燥容器内蒸汽的比体积；m为干燥容器中水的总质量，其初始值等于所述被干燥物的起始含水质量m₀，对于时刻t，m取值为t-1时刻干燥容器中水的总质量，即m_t＝Ml_t-1+Mv_t-1。

具体地，上述计算所述干燥容器中的蒸汽质量Mv，也即水分蒸发量的导出过程如下：

如图1所示，将两个不同含水量的物体作为被干燥物分别在干燥容器内在设定低温下进行真空干燥，当干燥容器与外部的抽真空装置切断连通时，被干燥物位于一个密闭的空间内，相当于一个等容热力学系统，此时，由于干燥温度恒定，系统的压力将随着被干燥物中水分的蒸发而上升，压力随干燥系统密闭后的时间变化而变化。因此，测量干燥室内的压力变化可以感知干燥物的水分蒸发量。图1中压力曲线的斜率指示了该物体在特定的温度下的蒸发速率。

对于干燥系统处于热力学等容状态的情况下，根据理想气体定律有PV＝NRT，P为系统的压力，V为系统的体积，N是气体的摩尔数，R是理想气体常数，T是系统温度。

又，对于水分干燥，蒸汽的摩尔数N可以通过摩尔水分子量转换成蒸汽质量Mv：

Mv＝N*M

式中，Mv为蒸汽质量(kg)，N为蒸汽的摩尔数(mol)，M为摩尔水分子量，等于0.018kg/mol。

通过将理想气体公式里的气体摩尔数N用上式中的蒸汽量Mv置换，即可得到上述计算蒸汽质量Mv的公式：

Mv＝VMP/RT

式中，T为干燥容器内蒸汽的温度，P为干燥容器内的压力值，R为理想气体常数8.314J/(mol·K)，V为干燥系统体积(干燥容器的容积扣除内部干燥物的体积)。

具体地，上述计算所述质量因子X(U，V)的导出过程如下：

定义质量因子X(U，V)为：

X(U，V)＝Mv/m (4)

Mv即蒸汽质量(千克)；m是系统中水(包括蒸汽形式和液体形式)的总质量(千克)。当干燥过程未开始时，系统中水的总质量为干燥物里水的初始质量m₀(千克)，该初始质量m₀可通过直接法测量获得，例如加热称重法(Thermogravimetric)。随着干燥过程的进行，干燥物里水分开始蒸发，m是干燥物中剩余的水的质量和干燥容器中蒸汽质量的总和(千克)。

同时，质量因子X(U，V)也可以由干燥系统、系统中水及蒸汽的比体积来表达：

由比体积(Specific volume，立方米/千克)的定义可知：

系统的比体积是：v＝V/m (5)

式中V是系统体积，等于干燥容器里除了干燥物以外的体积，m是系统里水的总质量，等于干燥物中的水与干燥容器中蒸汽的质量之和，因此：

v＝(Vof+Vog)/(Mv+Ml) (6)

式中Vof是干燥物中水的体积，Vog是干燥容器中蒸汽的体积，Mv是干燥容器中蒸汽的质量(千克)，Ml是干燥物中水的质量(千克)。

蒸汽的比体积是：Vg＝Vog/Mv (7)

水的比体积是：Vf＝Vof/Ml (8)

上述式(7)、(8)中，蒸汽的比体积Vg和水的比体积Vf可通过饱和蒸汽表(saturated steam table)获得。

具体地，饱和蒸汽表是根据实验测量得到的关系数据，多年来已经被大量试验室验证。饱和蒸汽表中蒸汽的理论比体积Vg和水的理论比体积Vf与温度具有对应关系，因此，上述Vg、Vf与被干燥物当时的温度相关，即可通过测定干燥物的温度(代表干燥物中水的温度)从饱和蒸汽表中获得对应的Vg、Vf值。实际应用中，干燥物的温度可由设在干燥物里的温度传感器测量得到。饱和蒸汽表中Vf和Vg与温度的对应关系也可以预先回归(Regression)拟合成函数曲线(curve fitting)，比查表更加快速。

综合上述公式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)可以导出，所述蒸汽的质量因子X(U，V)可由下式计算得到：

X(U，V)＝(v–Vf)/(Vg-Vf) (9)

式(9)中v是干燥系统的比体积，由上述式(5)可知，v可以通过系统体积V(干燥容器里除了干燥物以外的体积)和系统内水的总质量m获得，因此可得上述公式(3)：

X(U，V)＝(V/m–Vf)/(Vg-Vf) (3)

对于公式(3)而言，系统内水的总质量m是一个不断变化的量，在干燥过程未开始时，由于水分没有蒸发，系统内水的总质量m等于干燥物里水的初始质量m₀(千克)，随着干燥过程的进行，水分开始蒸发，m不断降低。因此，干燥过程开始后，当进入第一个测量时刻，即t＝1时，公式(3)中m取值为被干燥物的起始含水量m₀。随着测量过程不断重复，m的取值也随着测量过程不断更新，即每次新的测量，m是前一次测量得到的干燥容器中水的总质量。也就是说，对于时刻t，m取值为t-1时刻干燥容器中水的总质量，即m_t＝Ml_t-1+Mv_t-1。

此外，对于公式(3)还需要说明的是，由于系统体积V在干燥过程中一般改变不大，这里可认为V是一个不变的数值，等于干燥容器容积去除了干燥物以外的体积，即代表了干燥过程中蒸汽的体积。如果系统体积V在干燥过程中需要测量，可以用下述方法在任意时间进行检测：

具体地，所述系统体积V可通过以下步骤测量：对于放置好被干燥物的干燥容器，通过抽真空使其内部处于负压状态，停止抽真空并密闭干燥容器，记录此时密闭干燥容器内的压力值P1；使一定量的外部空气进入所述干燥容器后，记录此时干燥容器内的压力值P2，记录流入的外部空气的体积，并换算为摩尔数Y；根据式V＝YRT/(P2–P1)计算系统体积V，式中：T为干燥容器内气体的温度，R为理想气体常数。

综上所述，在封闭的干燥容器内，系统体积V是可以确定的已知数，当等容热力学系统的系统温度和体积V确定后，结合饱和蒸汽表，蒸汽的质量因子X(U，V)可计算得到。而当蒸汽的质量因子X确定后，由封闭的干燥容器内的蒸汽质量Mv和质量因子X可以求得被干燥物的水分含量Ml。

因此，在实际干燥过程中，可以通过在干燥容器密闭期间，测量干燥室内干燥物和蒸汽的温度，以及干燥室的压力随时间的变化，通过压力值和蒸汽温度得到干燥容器内的蒸汽质量(Mv)，同时，根据干燥物的温度由饱和蒸汽表得到干燥物里水的比体积(Vf)和蒸汽比体积(Vg)，再由系统体积V和上次测量得到的干燥物的含水量计算质量因子X(U，V)，最后通过公式(1)计算获得干燥物中的水分含量(Ml)。

通过采用以上技术方案，本发明被干燥物含水量的测量方法，简单、方便，易于实现，且测量量程广，从干燥伊始到完全干燥皆可测量，测量过程高效，测量结果可靠。

基于上述测量方法，本发明还提供了一种真空干燥装置，用于实现实时监测干燥过程中被干燥物的含水量，从而对被干燥物的干燥目标进行控制，使得被干燥物实现符合需求的特定目标含水量。

本发明所述的真空干燥装置主要包括控制单元、抽真空单元以及干燥单元。其中，所述干燥单元可以是一个，也可以是多个，分别与所述抽真空单元和控制单元连接。使用时，所述干燥单元用于实施真空干燥过程，所述抽真空单元用于对干燥单元的干燥室抽真空，所述控制单元用于根据干燥单元工作过程中的系统状态，判断所述被干燥物是否达到目标含水量。

请参阅图2所示，一个典型的干燥单元包括干燥室101、加热装置109、绝对压力传感器103、第一温度传感器119、第二温度传感器118、第一阀门113及第二阀门114，其中：所述干燥室101用于放置待干燥物102，其上安装有用于与所述抽真空单元连接的真空管道115；所述加热装置109用于加热所述干燥室101，以实现在设定温度下干燥待干燥物102；所述第一温度传感器119用于采集所述干燥室101内蒸汽的温度，并将该温度信号发送给所述控制单元；所述第二温度传感器118用于采集所述干燥室101中被干燥物102的温度，并将该温度信号发送给所述控制单元；所述绝对压力传感器103通过管道106与所述干燥室101连接，用于采集所述干燥室101内的气压，并将该气压信号发送给所述控制单元；所述第一阀门113通过管道与所述干燥室101连接，用于连通所述干燥室101与外界空气；所述第二阀门114安装在所述真空管道115上，用于连通所述干燥室101与所述抽真空单元。

作为进一步地改进，上述干燥单元中还包括差分压力传感器111，用于在压力变化较小的情况下提供更精确的测量。具体设置时，如图2中所示，所述差分压力传感器111的两个出口分别通过两根管道与所述干燥室101相连，其中一根管道连接到所述绝对压力传感器103与干燥室101之间的管道106上，另一根管道上安装有真空阀门112，并与所述真空管道115相连接，所述差分压力传感器111用于采集其两个出口处的压差并发送该压差信号至所述控制单元。

较佳地，上述使用的绝对压力传感器103带有温度补偿装置，使得压力测量更稳定和准确，而不会产生信号随着温度漂移的情况，避免造成压力测量误差。

进一步地，上述干燥单元还包括气体流量传感器117，所述气体流量传感器117与所述第一阀门113连接，用于采集气体流量信号并发送给所述控制单元。

请继续参阅图2所示，所述抽真空单元包括带气镇阀门的真空泵105，所述带气镇阀门的真空泵通过抽气主管道116与所述干燥室101上安装的真空管道115相连，用于对干燥室101抽真空。真空泵105带有气镇装置，可以帮助排出干燥物所含的液体，使其不会存留在真空泵里，破坏真空性能。抽气主管道116上还设有加热管104，加热管104用于加热干燥室101输送来的液体气化后的气体，提高其蒸汽压(vapor pressure)，帮助带有气镇装置的真空泵105更好的排出干燥物所含的液体。加热管104和带有气镇装置的真空泵105的组合，代替了传统真空干燥装置中的冷凝器装置，使得干燥装置总量减轻，部件减少，降低成本，使用方便。

所述控制单元包括微处理器108，上述第一、第二温度传感器119、118采集的信号分别通过信号放大器120发送给所述微处理器108，绝对压力传感器103、差分压力传感器111采集的信号通过信号放大器110发送给所述微处理器108，气体流量传感器117采集的信号通过自带的信号放大器发送给所述微处理器108，所述微处理器通过模数转换电路接收各信号放大器传递的信号，并根据收到的压力、蒸汽温度、被干燥物温度等信号数据来计算所述被干燥物的含水量，再将计算出的含水量与预设的目标含水量比较，以判断所述被干燥物是否达到目标含水量。若判断达到所述目标含水量，微处理器还进一步控制关闭加热单元；未达到所述目标含水量，则继续干燥过程。

请配合参阅图3所示，本发明所述真空干燥装置的控制单元和抽真空单元还可进一步集成为一个主机系统301，所述控制单元在所述主机系统301上设有多项信号接口303，用于与多个干燥单元中的第一温度传感器119、第二温度传感器118、绝对压力传感器103、差分压力传感器111和气体流量传感器117相连接，所述抽真空单元在所述主机系统301上设有多个管道接口302，用于与各干燥单元中的真空管道115相连接。上述信号接口303和快速接口302，实现了干燥单元304、干燥单元305和干燥单元306的快速接入，易于操作按需设计，快速组装。请结合图2中所示，抽真空单元的管道接口可设置在抽气主管道116的端部，图2中在抽气主管道116端部示出了有连接关系两个控制阀门即为另外两个独立的干燥单元中的“第二阀门”214和“第二阀门”314(各干燥单元中的其余部分省略)，分别设置在与抽真空单元连接的真空管道上，用于控制真空管道与抽气主管道116的连通。

以下结合附图与具体实施例，对本发明上述真空干燥装置做详细介绍，应当指出的是，本实施例仅为本发明一种具体的实施方式，并不用于限定本发明。

这里以包括多个干燥单元的真空干燥装置为例进行说明。具体地，如图2、3所示，本发明一种实施方式的真空干燥装置，包括主机系统301和三个干燥单元304、305、306。其中，每个干燥单元均设置有上述置待放干燥物102的干燥室101，并配置相应的绝对压力传感器103、差分压力传感器111、第一和第二温度传感器119和118、气体流量传感器117、加热装置109等。所述主机系统101集成了抽真空单元和控制单元，其中，抽真空单元包括带气镇阀门的真空泵105、真空泵105上连接的抽气主管道116，以及安装在抽气主管道116上的加热管104。所述控制单元主要包括微处理器108。为了实现抽真空单元与多个干燥单元的连接，所述主机系统301上设置有多个快速连接接口302，这些快速连接接口302集成到抽真空单元的抽气主管道116上，相应地，每个干燥单元的真空管道115上设置真空管路接头，用于连接到快速连接接口302上，实现多个干燥单元快速接入抽真空单元。同时，主机系统301上还设置有电信号接口303，如采用多针式插头接口，每根针分别对应连接某干燥单元中的传感器信号线，电源线，控制线等等，实现各干燥单元与控制单元的可插拔式连接。

通过以上接口式设置，用户可以根据干燥需要，即时装配或拆卸一个或多个干燥单元，调整干燥单元，每个干燥单元能够独立监测和控制干燥过程，根据干燥物要达到的干燥状态和水分含量实时停止或继续单个干燥容器的干燥过程，大批量、快速地完成对待多个和/或多种干燥物的干燥，并且提高干燥效率。

实际使用时，可视被干燥物的多少和初始水分含量，把被干燥物置于一个或多个干燥室中。每个干燥室分别控制。干燥过程开始后，首先测量每个干燥室内不被干燥物所占据的体积并存入微处理器，为后续计算使用，然后分别监测每个干燥室内的被干燥物中液体气化后所造成的压力变化以及被干燥物温度和蒸汽温度变化，从而判断被干燥物的干燥状态。当某个干燥室内的被干燥物达到设定的干燥状态时，可以停止该干燥室的干燥过程，而只根据需要对其他干燥室继续干燥。

每个干燥室的大小和形状可以根据被干燥物的不同而设计，从而最大化的减少非必要空间和内表面积，减少液体附着，提高压力灵敏度，从而更准确的判断干燥物含水状态。

每个干燥室的干燥参数，例如干燥温度，想要达到的干燥程度(完全干燥或特定的含水量)等，根据被干燥物的要求可以分别独立设置和分别独立测量。

上述模块式真空干燥装置避免了传统真空干燥装置只有单个干燥室的不足，并且每个干燥单元可以独立控制，减少干燥时间，节省能量，提高了干燥效率。同时，模块式真空干燥装置又可以通过有效的测量干燥物的蒸发量，从而控制干燥过程，使被干燥物达到想要的含水量。因此，不但充分发挥了真空干燥快速和不损伤干燥物的特点，还扩充了真空干燥技术的应用领域。

此外，多个干燥单元的设置还使得测量压力变化时较为敏感，从而使得含水量计算更加准确。这是因为，根据理想气体定律，PV＝NRT，P是压力，V是干燥室容量，N是气体摩尔数，R是气体常数，T是温度。对理想气体公式两边取导数，ΔP/ΔN＝RT/V。即，单位数量的液体气化后，当温度为定值时，气体分子所造成的压力变化与干燥室的容积成反比。因此，当干燥室容量大时，压力灵敏度会降低，从而影响干燥物含水量的判断。当干燥室容量较小时，压力随液体气化分子的数量变化(ΔP/ΔN)敏感，判断干燥物的含水量状态会更准确，可以及时停止干燥过程，减少能源消耗和干燥时间，提高干燥效率。

图2是真空干燥装置的实施结构示意图。如图2所示，该真空干燥装置包括干燥室101、加热装置109、加热管104、带有气镇阀门的真空泵105、压力传感器103、差分压力传感器111、第二温度传感器118，第一温度传感器119，气体流量传感器117，第一真空阀门113、第二真空阀门114、第三真空阀门112，温度信号放大器120，压力信号放大器110和微处理器108。其中，第二温度传感器118位于干燥室101内靠近干燥物用于记录干燥过程中干燥物102的温度变化，位于干燥室101内的第一温度传感器119用于记录干燥过程中干燥物的水分蒸发后所产生的蒸汽的温度，第二温度传感器118，第一温度传感器119通过导线107与温度信号放大器120相连。第一真空阀门113用于释放大气进入干燥室101使得干燥室101能够开启和更换样品，第一真空阀门112的大气端接有气体流量计117，用于记录进入干燥室内的气体体积，第二真空阀门114位于干燥室101上设置的真空管道115上，真空管道115内径为6毫米。压力传感器103一端通过空气管道106与干燥室101连通，空气管道106内径为6毫米，压力传感器103的另一端通过导线107与信号放大器110连接，差分压力传感器111的一端与空气管道106连通，差分压力传感器111的另一端通过第三真空阀门112与真空管道115连通，差分压力传感器111通过导线107与压力信号放大器110连接，压力信号放大器110、温度信号放大器120和气体流量计117还通过导线107与微处理器108连接。

此外，图2中，还显示有第四真空阀门214和第五真空阀门314，此两个阀门与第二真空阀门114相等同，为第二个及第三个模块式干燥单元上的真空阀门，其后方同样通过真空管道连接第二个及第三个模块式干燥单元的干燥室，这里予与省略。

上述干燥装置的实施结构中，干燥室101是可密闭的，用来放置待干燥物102。第一温度传感器119和第二温度传感器118设置在干燥室101内。

加热装置109选用300瓦的脉冲加热装置(加热功率可以根据干燥要求相应调整)，能够给干燥室101加热。

带有气镇阀门的真空泵105功率为3/4马力(560瓦)，气体抽速每分钟220升，极限真空小于2000Pa，用来抽取干燥室中的空气。

加热管104加热干燥室输送来的空气，提升空气中的水的蒸汽压力(vaporpressure)。

压力传感器103型号为MPX2100DP，量程0-0.1MPa，已标定并具有温度补偿装置，其将干燥室内的气压转换成电信号发送给压力信号放大器。

压力信号放大器110可以放大电信号并转发给微处理器108。

温度传感器118和119是热电偶类型，温度信号放大器120把温度转换成电信号转发给微处理器108。

气体流量传感器117采用美国Alicat公司(AlicatScientific，Inc.Tucson，Arizona，USA)生产的型号M-1SLPM-D/5M。该气体流量传感器117自身带有信号处理单元，输出信号可以直接接入微处理器108。

微处理器108采用PIC18F452处理器，包括模数转换装置，模数转换装置能够将信号放大器发来的电信号转换成数字信号，微处理器还根据信号放大器发来的电信号控制干燥过程并判断待干燥物是否达到干燥状态。

差分压力传感器111型号为MPX2010，量程0-10kPa，压力测量精度比压力传感器103高十倍，但是差分压力传感器111的压力量程比压力传感器103小十倍。差分压力传感器111的输出电信号也通过信号放大器110和微处理器108相连。当第一真空阀门113开通时，差分压力传感器111两端的压力相等，差分压力传感器111的信号输出为零。当压力传感器103所测量的压力值达到或小于40毫米汞柱时，第一真空阀门113关闭。关闭后差分压力传感器111和第一真空阀门113相连的一端，压力保持在一个恒定值，差分压力传感器111另一端的压力随着干燥室101内的压力变化而变化。这样，就在差分压力传感器111的两端造成一个压力差，其压力差转换成电信号被微处理器108所测量。差分压力传感器108可以更精确的测量干燥室101内的压力变化。

上述具体实施例中，真空泵105采用带有气镇阀(Ballast valve)的旋片式真空泵，可以避免水蒸气液化于油中。其原理是在真空泵的压缩阶段从外部放入一定量的空气进入真空泵中，以提高空气和水蒸气混合气体压力，在水蒸气的分压力尚未达到真空泵的油温下的饱和蒸汽压时，混合气体压力超过排气阀的压力而打开排气阀，使水蒸气在泵腔中被液化前排除到泵外。

使用带有气镇阀(Ballast valve)的旋片式真空泵105可以取代使用冷凝器，从而避免冷凝器给真空干燥设备带来的问题。但是在使用此真空泵105时，从外部放入的空气量(称为气镇量)将造成泵内压缩腔和吸入腔之间产生较大的压差，使得气体返流量增加，从而降低了泵的极限真空。真空度下降不仅会影响真空干燥设备的干燥过程，而且，真空度下降还会造成水的饱和蒸汽压减低，从而不利于水蒸气的排除。气镇量大，排气所需功率也要增加。气镇量大还会造成泵排气时的喷油加剧。此外，如果气镇量值选得太大，气镇孔相应要大，制造起来有很多实际困难。明显地，理想的情况是在最小的气镇量下，最大的排除水蒸气。本具体实施方式提出了一个方法和装置，能够在减小气镇量的同时，加大水蒸气排除量。

由理想气体定律：

PV＝NRT，其中P是气体压力，V是气体体积，N是气体摩耳数，R是理想气体常数，T是温度。

可以得到水从泵中的排出量为：

W(克/秒)＝P_WSM/RT，其中P_W是真空泵腔里的气体里水蒸气的分压力(partialpressure)，S是真空泵的抽速，M是水的分子量(18克/摩耳)。

上述公式显示，在相同真空泵抽速的情况下，水分的排出量正比于泵腔里的水蒸气的分压力，增加水蒸气的分压力，可以增加水蒸气的排出量。

当泵腔里的水蒸汽压力P增高，表明水蒸气含量增多，此时如何把多余的水蒸气排出泵外，而不增加气镇量，通常只能有四种做法：

1、降低真空泵的排气阀在开启时的排气压力；

2、提高泵腔里油的温度；

3、减少泵入口处气体的压力；

4、减少从气镇阀进来的气体里的水蒸气含量，即尽可能加入干燥气体。

但是以上做法都有缺点：

1、降低真空泵的排气压力有一个极限，不可能低于大气压力。

2、提高泵腔里油的温度也有限度，否则真空泵会过热。

3、减少真空泵入口处气体的压力的有效方法是冷却吸入气体，但是吸入气体温度降低后，水的饱和蒸汽压力也会降低，从而使吸入的气体中部分水蒸气凝结成液态水，不利于排出泵外。

4、减少从气镇阀进来的气体里的水蒸气很难做到，因为通常加入气镇阀的气体是大气，其湿度取决于天气状况，很难控制。

提高泵腔里的水蒸汽压力的另一个做法是增加泵吸入气体里的水的蒸汽压力(vapor pressure)。在模块式真空干燥装置中，干燥物里的液态水在模块式干燥室中蒸发成为气态，水蒸气经过管道和阀门到达主机的真空泵吸入口，然后经过真空泵被排出到泵外。通常主机的真空泵和模块式干燥室有一段距离，当气体包括水蒸气到达真空泵时，其温度已经减低。气体温度降低时，其中所含的水的蒸汽压力也降低。泵吸入气体中所含的水的蒸汽压力降低直接导致泵腔里的水蒸气分压力降低，使部分水蒸气液化成液态水，沉积在泵油里，从而降低水分的排出量。

上述具体实施例还在真空泵的入口处加上一个气体加热管104(例如UniversalHeated Hoses)，气体在被吸入真空泵105前，经气体加热管104加热。由于气体中水的蒸汽压力直接与气体温度有关，提高吸入气体里的水的蒸汽压力，导致泵腔里的水蒸气分压力升高，从而有利于水分排出泵外。

气体加热管104由220伏300瓦电加热。加热管104的温度由温控器控制在平均温度摄氏90度。气体加热管104的进气端和真空干燥室出来的真空管道115相连，出气端和真空泵105相连。

当气体通过加热管104时，速度很快。加热管104的加热功率要大一些，使得气体能有效的加热。加热管104的加热功率选择由干燥系统决定，使保证气体在加热管104的出口的温度为摄氏90度左右。之所以选择在90度是因为通常带有气镇阀的旋片式真空泵105的最佳温度为摄氏90度。在此温度下排水最好。温度过低，造成水蒸气的分压力降低，部分水蒸气冷凝成液态水。温度过高，泵体容易过热，不利于泵的工作。

另一个有利于水分排出的做法是保持真空泵连续运转。在加热管和干燥室之间加入了第二真空阀门114。当更换样品，需要停止真空干燥时，关闭第二真空阀门114，但是不停止真空泵105运转。使得进入真空泵105里的水分不间断的和持续的通过气镇阀门被排出系统以外。保持真空泵105连续运转的另一个好处是泵腔内的油的温度不会冷却，有利于排出水分。

在干燥过程进行时，被干燥物102中水的蒸汽压随着被干燥物102的温度变化而变化。实际干燥中，水在由液态转换成气态过程中，带走大量热量(2260焦耳/克)，使得待干燥物温度瞬时降低，引起蒸汽压减低，从而使得蒸发速率减少，引起干燥室101内气压的减少。以后随着干燥室101外加热装置109的作用，被干燥物102吸收热量，温度回升，被干燥物102中水分的蒸汽压随之上升，从而蒸发速率上升，干燥室101内的压力也上升。所以加热装置109可以控制干燥物102的温度和蒸汽量。上述真空干燥装置中，除了加热温度外，蒸发速率还由干燥容器的真空度控制。为了保证干燥物不被破坏，加热装置109的加热温度是有上限的。因此，这里优选控制真空度。干燥容器里的真空度取决于多个因素，例如真空泵105的型号，功率，干燥物的含水量，阀门关闭的时间，真空管道的直径等等。因此，这些都是设计参数，在实际应用中均可以优化。

实际应用时，上述真空干燥装置在干燥过程进行中可不间断的测量被干燥物的含水量。使用时可选择适时短暂关闭每个干燥室与真空泵之间的真空阀门。在真空阀门短暂关闭期间，单个干燥室成为一个处于低压力的封闭系统。在这个封闭系统中，基于其热力学状态是一个等容过程，即可采用本发明所述的被干燥物含水量测量方法进行实时含水量的监测。

上述真空干燥装置，主要基于以下步骤实现待干燥物干燥至设定的目标含水量：

关闭所述第一阀门113，开启第二阀门114，启动所述加热单元109，按设定干燥温度进行加热；每间隔一定时间使所述干燥室101保持一段时长的密闭，控制单元在该段时长内获取第一、第二温度传感器119、118和压力传感器103测量的所述干燥物的温度，蒸汽的温度以及干燥容器内的压力，并根据获得的所述压力和温度，通过微处理器108计算出被干燥物102的含水量，并判断是否达到所述目标含水量，在达到所述目标含水量时，控制对应的加热装置109关闭。如果没有达到目标含水量，继续干燥过程，并重复以上测量步骤。

为了提高含水量测量的准确度，较佳地，所述被干燥物的含水量是在干燥过程中的某一时段内，根据以一定频率连续多次测量获得的系统内的参数值包括压力值，干燥物温度，蒸汽温度，分别计算含水量后再取平均值获得的。例如，在干燥容器密闭10秒时长期间，每0.1秒进行一次系统内的参数值采样，每次采样后计算含水量，连续测量采样100次后，对获得的100个采样和计算值取平均值，再用来计算被干燥物的水分含量。

此外，在上述干燥过程中任意时刻，最好是干燥过程的起始时刻，还可以通过以下步骤获取系统体积V：将待干燥物102放入所述干燥室101后，关闭干燥室101与外部大气联接的第一阀门113，开启连通抽真空单元的第二阀门114，启动真空泵105使干燥室101达到负压状态(负压是指干燥容器内部的压力低于外部大气压)，关闭第二阀门114，压力传感器103测量干燥室101内此时的压力P1；打开第一阀门113，释放部分大气进入容器，并通过气体流量传感器117获取进入干燥室101内的气体体积(换算为摩尔数Y)。与此同时，压力传感器103测量干燥室101在释放大气后的压力P2，控制单元的微处理器108根据进入干燥室的大气量，释放大气前后的压力差(P2–P1)计算干燥室内不被干燥物所占据的体积。及上述根据式V＝YRT/(P2–P1)计算系统体积V的过程，式中：T为干燥容器内气体的温度，R为理想气体常数。

上述实施方式中，真空干燥监测过程获得的含水量是以重量单位(千克)的绝对值。含水量除以干燥物的重量(可以是干重，也可以是湿重)，既是相对含水量。在干燥物放入干燥容器之前，可以预先称重，并计算如果要达到目标相对含水量(百分比)，其相应的绝对含水量并输入至微处理器里。也可以输入相对含水量给微处理器，但必须同时输入干燥物重量。

以下是一种工业产品的具体干燥实例。该工业产品(被干燥物)放入干燥容器之后，不间断的连续干燥，在干燥过程中进行了7次含水量测量。干燥物的起始含水量和每次测量得到的含水量列在下表1的最后一栏里。每次测量时，干燥容器内的系统参数包括容器内的压力，干燥物温度，蒸汽温度，以及根据系统参数得到的蒸汽和水的比体积，蒸汽量，质量因子等都列在表格的相应栏目里。

表1干燥系统参数值及被干燥物含水量测量结果

图4是该被干燥物中含水量每次测量的变化。测量是以相等时间间隔进行，所以测量序数也反映了干燥时间。从该图可以看到，该干燥物的含水量和干燥时间并不成正比，在干燥起始阶段，含水量下降较快，干燥后期，含水量下降缓慢，这和很多干燥过程中观察到的相吻合。

综上所述，本发明开发了控制被干燥物在低温条件干燥至目标含水量的方法和装置，通过在干燥过程中实时测量被干燥物含水量，实现控制真空干燥过程，使干燥物快速、准确、有效地达到符合要求的目标含水量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.被干燥物含水量测量方法，其特征在于，用于计算在真空干燥过程中，干燥容器内被干燥物中的含水质量，所述含水质量通过以下式(1)计算获得：

Ml+Mv＝Mv/X(U，V) (1)

式(1)中：Ml为被干燥物中的含水质量，Mv为干燥容器中的蒸汽质量，两者之和即为干燥容器中水的总质量；X(U，V)定义为蒸汽的质量因子，其与系统内能U及系统体积V有关，等于所述蒸汽质量Mv除以所述水的总质量；

所述蒸汽质量Mv根据以下式(2)计算获得：

Mv＝VMP/RT (2)

式(2)中：V为系统体积，等于干燥容器的容积扣除被干燥物的体积；M为水的摩尔质量；P为干燥容器内蒸汽的压力；R为理想气体常数；T为干燥容器内蒸汽的温度；

所述质量因子X(U，V)根据以下式(3)计算获得：

X(U，V)＝(V/m–Vf)/(Vg–Vf) (3)

式(3)中：Vf是干燥容器内水的比体积，Vg是干燥容器内蒸汽的比体积；m为干燥容器中水的总质量，其初始值等于所述被干燥物的起始含水质量m₀，对于时刻t，m取值为t-1时刻干燥容器中水的总质量，即m_t＝Ml_t-1+Mv_t-1。

2.根据权利要求1所述的被干燥物含水量测量方法，其特征在于，所述蒸汽的比体积Vg和水的比体积Vf是基于饱和蒸汽表根据干燥容器内水的温度与Vg、Vf的对应关系得到的。

3.根据权利要求1所述的被干燥物含水量测量方法，其特征在于，所述系统体积V通过以下方法测量：

通过抽真空使放置有被干燥物的干燥容器处于负压状态，停止抽真空后记录密闭干燥容器内的压力值P1；

使一定量的外部空气进入所述干燥容器后，记录此时干燥容器内的压力值P2，记录流入的外部空气的体积，并换算为摩尔数Y；

根据V＝YRT/(P2–P1)计算系统体积V，式中：T为干燥容器内蒸汽的温度，R为理想气体常数。

4.一种真空干燥装置，其特征在于，采用权利要求1所述的被干燥物含水量测量方法，所述真空干燥装置包括控制单元，抽真空单元以及一个或多个干燥单元，所述干燥单元与所述抽真空单元和控制单元分别连接；

所述干燥单元包括干燥室、加热装置、绝对压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第一阀门及第二阀门，其中：所述干燥室用于放置待干燥物，其上安装有用于与所述抽真空单元连接的真空管道；所述加热装置用于加热所述干燥室；所述第一温度传感器用于采集所述干燥室内蒸汽的温度，并将该温度信号发送给所述控制单元；所述第二温度传感器用于采集所述干燥室中被干燥物的温度，并将该温度信号发送给所述控制单元；所述绝对压力传感器通过管道与所述干燥室连接，用于采集所述干燥室内的气压，并将该气压信号发送给所述控制单元；所述第一阀门通过管道与所述干燥室连接，用于连通所述干燥室与外界空气；所述第二阀门安装在所述真空管道上，用于连通所述干燥室与所述抽真空单元；

所述控制单元用于接收所述第一、第二温度传感器和绝对压力传感器采集的信号，并据此计算所述被干燥物的含水量，以判断所述被干燥物是否达到目标含水量。

5.根据权利要求4所述的一种真空干燥装置，其特征在于，所述干燥单元还包括差分压力传感器，所述差分压力传感器的两个出口分别通过两根管道与所述干燥室相连，其中一根管道连接到所述绝对压力传感器与干燥室之间的管道上，另一根管道上安装有真空阀门，并与所述真空管道相连通，所述差分压力传感器用于采集其两个出口处的压差并发送该压差信号至所述控制单元。

6.根据权利要求4所述的一种真空干燥装置，其特征在于，所述第一、第二温度传感器和绝对压力传感器采集的信号分别通过信号放大器发送给所述控制单元，所述控制单元包括微处理器，所述微处理器通过模数转换电路与所述信号放大器连接。

7.根据权利要求4所述的一种真空干燥装置，其特征在于，所述抽真空单元包括带气镇阀门的真空泵，所述真空泵上连接有抽气主管道，所述抽气主管道用于与所述干燥单元的真空管道相连接。

8.根据权利要求7所述的一种真空干燥装置，其特征在于，所述抽气主管道上还设有加热管，用于预先加热被吸入所述真空泵的气体。

9.根据权利要求4-8任一项所述的一种真空干燥装置，其特征在于，所述干燥单元还包括气体流量传感器，所述气体流量传感器与所述第一阀门连接，用于采集气体流量信号并发送给所述控制单元。

10.根据权利要求9所述的一种真空干燥装置，其特征在于，所述真空装置包括多个干燥单元，所述控制单元和所述抽真空单元集成为主机系统，所述控制单元在所述主机系统上设有多项信号接口，用于与多个干燥单元中的第一温度传感器、第二温度传感器、绝对压力传感器和气体流量传感器相连接，所述抽真空单元在所述主机系统上设有多个管道接口，用于与各干燥单元中的真空管道相连接。

11.一种控制方法，其特征在于，其用于控制权利要求4-10任一项所述的真空干燥装置，包括以下步骤：

A.将待干燥物放入干燥室内，关闭所述第一阀门，启动加热装置，按设定干燥温度进行加热；

B.开启连通抽真空单元的第二阀门，抽取干燥室内的空气使之达到所需真空度；

C.在真空干燥过程中，每间隔一定时间关闭所述第二阀门，使所述干燥室保持密闭，控制单元获取密闭期间压力传感器采集的干燥室内的气压、第一温度传感器采集的干燥室内蒸汽的温度和第二温度传感器采集的干燥室中被干燥物的温度；

D.控制单元根据获取的所述干燥室内的气压、干燥室内蒸汽的温度、干燥室中被干燥物的温度，计算所述被干燥物当前的含水量，以判断所述被干燥物是否达到目标含水量。

12.根据权利要求11所述的一种控制方法，其特征在于，在所述干燥室保持密闭期间，所述压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器以一定频率多次采样来获取气压、蒸汽温度、被干燥物温度，控制单元根据多次采样数据计算被干燥物含水量的多个样点值后再取平均值作为所述被干燥物当前的含水量。

13.根据权利要求11所述的一种控制方法，其特征在于，所述真空干燥装置的干燥单元包括气体流量传感器，所述气体流量传感器与所述第一阀门连接，用于采集气体流量信号并发送给所述控制单元；

所述控制方法还包括用于测量干燥系统体积的以下步骤：

关闭第一阀门，开启连通抽真空单元的第二阀门，抽取干燥室内的空气使之处于负压状态，关闭第二阀门，压力传感器采集此时干燥容器内的压力值P1并发送给所述控制单元；

开启第一阀门，使一定量的外部空气进入干燥室后，关闭第一阀门，压力传感器采集此时干燥容器内的压力值P2并发送给所述控制单元，气体流量传感器采集流入的外部空气体积并发送给所述控制单元。