CN107860676A - 一种空气水含量测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空气水含量测量装置，包括进气过滤模块、湿度记录模块、抽气模块，测量模块和计算模块。进气过滤模块包括填充有吸水材料和吸湿材料的进气过滤管，用于吸收空气中的水分；湿度记录模块与进气过滤模块连接，用于测量并记录通过进气过滤模块后的空气湿度，该湿度小于百分之百，可采用传统方法测量；抽气模块包括抽气泵及控制阀门，用于向该装置内抽气测量；测量模块包括精密天平与温度计，精密天平用于测量进气过滤模块吸水吸湿后的增重，温度计用于测量环境温度；计算模块根据抽气量、环境温度、通过进气过滤模块后的空气湿度、进气过滤管的增重等参数计算出当前的空气水含量。通过本发明可以测量空气水含量超过100％的情况。

Description

一种空气水含量测量装置
技术领域
本发明属于空气水含量测量领域，更具体地，涉及一种空气相对湿度大于100％情况下的空气水含量测量装置。
背景技术
目前的空气水含量测量装置，通常采用干湿球测量法、冷镜式露点法、利用物质几何尺寸变化测量法、相对湿度电阻变化测量法等方法，均无法测量出空气相对湿度大于100％情况下的空气水含量。而可测量空气相对湿度大于100％情况的重量法与光学法均停留在实验室阶段，无便携式装置成品。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种空气水含量测量装置，由此解决现有便携式装置无法测量出空气相对湿度大于100％情况下的空气水含量的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种空气水含量测量装置，包括：进气过滤模块、湿度记录模块、抽气模块，测量模块和计算模块；
所述进气过滤模块，用于吸收空气中的水分；
所述湿度记录模块，用于测量并记录通过所述进气过滤模块后的空气湿度；
所述抽气模块，用于向所述装置内抽气测量；
所述测量模块，用于测量所述进气过滤模块吸水吸湿后的增重以及测量环境温度；
所述计算模块，用于根据所述抽气模块的抽气量、所述环境温度、通过所述进气过滤模块后的空气湿度以及所述进气过滤模块的增重计算出当前的空气水含量。
优选地，所述进气过滤模块包括进气过滤管，在所述进气过滤管中填充吸水材料和吸湿材料，且所述吸水材料为玻璃纤维，所述吸湿材料为硅胶。
优选地，所述吸水材料用于吸收湿度大于百分之百的空气中过饱和的水分，以使通过所述吸水材料的空气湿度降低到百分之百；
所述吸湿材料用于吸收通过所述吸水材料后的空气，以使通过所述吸湿材料的空气湿度降低到百分之百以下。
优选地，所述湿度记录模块通过管道连接在所述进气过滤模块之后，所述湿度记录模块包括湿度测量仪和密封瓶。
优选地，所述抽气模块包括抽气泵及控制阀门，所述抽气泵用于向所述装置内抽气以便空气通过整个装置从而进行测量，所述控制阀门配合所述抽气泵使用，用来控制气体流量，当抽入的空气量达到设定的气体流量时，所述控制阀门自动断开，且所述抽气泵停止抽气。
优选地，所述计算模块，具体用于由得到当前的空气水含量RH，其中，Δm指所述进气过滤模块中的进气过滤管的重量变化量，ΔV指所述抽气模块中设定的气体流量，a指某温度下对应的空气湿度常数，RH0表示经过进气过滤模块后空气的湿度，由湿度记录模块测得。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明通过进气过滤模块的配合使用，可以有效的测量出空气相对湿度大于100％情况下的空气水含量。
(2)本发明装置体积小，重量低，便携性好。
(3)采用吸水材料和吸湿材料作为进气过滤模块中在进气过滤管中所填充的材料，提高测量的精确度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种空气水含量测量装置的原理框图；
图2为本发明实施例提供的一种空气水含量测量装置的主要部件结构简图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示为本发明实施例提供的一种空气水含量测量装置的原理框图，包括：进气过滤模块、湿度记录模块、抽气模块，测量模块和计算模块；其中，进气过滤模块通过密封管道与湿度记录模块连接，湿度记录模块通过密封管道与抽气模块连接。抽气测量结束后，拆下进气过滤模块的进气过滤管，测量进气过滤管的增重，并将抽气量、环境温度、通过进气过滤模块后的空气湿度、进气过滤管的增重等参数输入计算模块得到当前的空气水含量。
进气过滤模块包括进气过滤管，进气过滤管中填充吸水材料和吸湿材料，用于吸收空气中的水分；
湿度记录模块通过管道连接在进气过滤模块之后，包括传统湿度测量仪和密封瓶，用于测量并记录通过进气过滤模块后的空气湿度，该湿度小于百分之百，可采用传统方法测量；
抽气模块包括抽气泵及控制阀门，用于向该装置内抽气测量；
在本发明实施例中，本装置中抽气泵可选用数显流量计气体质量流量计MF5712。
测量模块包括精密天平与温度计，精密天平用于测量进气过滤模块吸水吸湿后的增重，温度计用于测量环境温度；
计算模块根据抽气模块的抽气量、环境温度、通过进气过滤模块后的空气湿度以及进气过滤管的增重等参数计算出当前的空气水含量。
其中，进气过滤模块中在进气过滤管中所填充的材料包括吸水材料和吸湿材料。通过实验对比发现，玻璃纤维床层阻力小，而高吸水性树脂吸一定水份后会变成熔融态，易被气流裹挟带走。故吸水材料宜选用玻璃纤维。通过实验对比发现，二氧化硅吸湿性略差，氯化钙吸收剂受气体温度变化影响较大，氯化钙在吸附水分的时候放出热量，气流阻力变化也很大，吸附能力下降很快，在后期吸附不充分，床层出口易透出水分引起测量误差。故宜选择硅胶作为吸湿材料。
其中，进气过滤模块中在进气过滤管中所填充的材料包括吸水材料和吸湿材料，气体先通过吸水材料，再通过吸湿材料。吸水材料用于吸收湿度大于百分之百的空气中过饱和的水分，使通过吸水材料的空气湿度降低到百分之百；吸湿材料吸收通过吸水材料后的空气，使通过吸湿材料的空气湿度降低到百分之百以下，通常为25％到85％，可使湿度记录模块中基于传统方法测量得到的湿度更加准确。其中，玻璃纤维和硅胶按照重量1:1配比，在本发明实施例中，玻璃纤维、硅胶各15g填充至进气过滤管中。
其中，湿度记录模块通过管道连接在进气过滤模块之后，包括传统湿度测量仪与密封瓶，用于测量并记录通过进气过滤模块后的空气湿度，该湿度小于百分之百，可采用传统方法测量。传统湿度测量方法包括干湿球测量法、露点测量法、物质几何尺寸变化测量法(机械式湿度计)、薄膜电容式测量法、电阻式测量法等，这些传统的测量方法具有响应速度快、测量方便等优点，但均不能测量空气水含量大于百分之百的情况。故本装置湿度记录模块中的传统湿度测量仪可采用基于以上方法制作的湿度计的一种。
在本发明实施例中，本装置湿度记录模块中的传统湿度测量仪可采用希玛AR867传统湿度测量仪。
其中，抽气模块包括抽气泵及控制阀门，抽气泵用于向该装置内抽气以便空气通过整个装置从而进行测量，控制阀门配合抽气泵使用，用来控制气体流量，当抽入的空气量达到设定的气体流量时，控制阀门自动断开，且抽气泵停止抽气。
在本发明实施例中，本装置抽气泵可采用24V供电60L/min微型真空泵。
其中，测量模块包括精密天平与温度计，精密天平用于测量进气过滤模块吸水吸湿后的增重，温度计用于测量环境温度；进气过滤模块中的进气过滤管是卡扣式可自动弹出的，使用精密天平分别测量测量之前与测量结束后进气过滤管的重量，并将数据输入计算模块。温度计测量出的环境温度也同样输入计算模块。
计算模块根据抽气量、环境温度、通过进气过滤模块后的空气湿度、进气过滤管的增重等参数计算出当前的空气水含量RH。计算公式如下：
其中，Δm指进气过滤模块中的进气过滤管的重量变化量，ΔV指抽气模块中设定的气体流量，a指某温度下对应的空气湿度常数，RH0表示经过进气过滤模块后空气的湿度，由湿度记录模块测得。由查表得到，a与温度对应关系如表1所示。
表1 不同温度空气饱和湿度(g/m3)
a 温度 a 温度 a
-20 1.078 1 5.176 22 19.22
-19 1.17 2 5.538 23 20.353
-18 1.269 3 5.922 24 21.544
-17 1.375 4 6.33 25 22.795
-16 1.489 5 6.761 26 24.108
-15 1.611 6 7.219 27 25.486
-14 1.882 7 7.703 28 26.931
-13 1.942 8 8.215 29 28.447
-12 2.032 9 8.857 30 30.036
-11 2.192 10 9.32 31 31.702
-10 2.363 11 9.934 32 33.446
-9 2.548 12 10.574 33 35.272
-8 2.741 13 11.24 34 37.183
-7 2.949 14 11.961 35 39.183
-6 3.171 15 12.721 36 41.274
-5 3.407 16 13.504 37 43.461
-4 3.658 17 14.338 38 45.746
-3 3.926 18 15.217 39 48.133
-2 4.211 19 16.143 40 50.625
-1 4.513 20 17.117
0 4.835 21 18.142
本装置的主要部件结构简图如图2所示。1为进气过滤管，2为湿度记录测量瓶，3为气体流量计，4为控制阀门，5为抽气泵。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种空气水含量测量装置，其特征在于，包括：进气过滤模块、湿度记录模块、抽气模块，测量模块和计算模块；
所述进气过滤模块，用于吸收空气中的水分；
所述湿度记录模块，用于测量并记录通过所述进气过滤模块后的空气湿度；
所述抽气模块，用于向所述装置内抽气测量；
所述测量模块，用于测量所述进气过滤模块吸水吸湿后的增重以及测量环境温度；
所述计算模块，用于根据所述抽气模块的抽气量、所述环境温度、通过所述进气过滤模块后的空气湿度以及所述进气过滤模块的增重计算出当前的空气水含量。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进气过滤模块包括进气过滤管，在所述进气过滤管中填充吸水材料和吸湿材料，且所述吸水材料为玻璃纤维，所述吸湿材料为硅胶。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述吸水材料用于吸收湿度大于百分之百的空气中过饱和的水分，以使通过所述吸水材料的空气湿度降低到百分之百；
所述吸湿材料用于吸收通过所述吸水材料后的空气，以使通过所述吸湿材料的空气湿度降低到百分之百以下。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的装置，其特征在于，所述湿度记录模块通过管道连接在所述进气过滤模块之后，所述湿度记录模块包括湿度测量仪和密封瓶。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述抽气模块包括抽气泵及控制阀门，所述抽气泵用于向所述装置内抽气以便空气通过整个装置从而进行测量，所述控制阀门配合所述抽气泵使用，用来控制气体流量，当抽入的空气量达到设定的气体流量时，所述控制阀门自动断开，且所述抽气泵停止抽气。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于由得到当前的空气水含量RH，其中，Δm指所述进气过滤模块中的进气过滤管的重量变化量，ΔV指所述抽气模块中设定的气体流量，a指某温度下对应的空气湿度常数，RH0表示经过进气过滤模块后空气的湿度，由湿度记录模块测得。
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