CN109596548A - 一种激光湿度传感器高温高湿环境标定系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光湿度传感器高温高湿环境标定系统，包括一个恒温水槽，在恒温水槽中放置一个湿度发生箱，湿度发生箱用于激光湿度传感器标定，所述湿度发生箱内设置有固定被标定激光湿度传感器的基座、温度传感器、风扇和水槽，水槽中设置有水雾发生器，在所述箱体的壳体上设置有被标定激光湿度传感器的光纤接口和温度传感器、信号线以及电气控制线输出接口，在所述箱体的壳体上还设置有出气接头，出气接头用于连接一个出气管，出气管末端注水形成可移动水柱，用以保持标定箱内压强稳定。本发明通过调节恒温箱的水温，在密封箱体中设置雾气发生器和加温装置可以模拟不同条件的高温高湿环境，满足所要使用的激光湿度传感器进行标定，提高测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光湿度传感器高温高湿环境标定系统。
背景技术
石油化工、电力烟囱气体排量是否符合国家环保标准，需要对烟囱中的水汽含量进行精确测量。现有的湿度传感器按测试原理可分为干湿球法、增重法、湿敏电容式、半导体式、露点仪、红外式及可调谐半导体光谱吸收(TDLAS)等几种，但是高温烟气环境下：现有的湿度传感器并不适合烟囱的测试环境。
激光气体传感器前端传感探头均为光学器件，不受电磁干扰，激光线宽窄，不受其他气体干扰，是最适合高温烟气监测的气体传感器。
但是对于激光气体传感器在高温烟气中的应用有一个技术难题：烟囱中的气体温度一般在50~200℃，甚至会高达400℃，因此即使是水汽含量很低，绝对湿度数值也很大（50000~200000ppm）。即使先进的技术能够满足高温烟气的湿度测试要求，用以湿度校准和标定的装置（如露点仪和湿度发生器）自身的测量范围较小，无法满足标定要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光湿度传感器高温高湿环境标定系统，该系统通过模拟高湿高温环境实现对激光湿度传感器的标定。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种激光湿度传感器高温高湿环境标定系统，包括一个恒温水槽，在恒温水槽中放置一个湿度发生箱，湿度发生箱是密封箱用于激光湿度传感器标定，其中，所述湿度发生箱内设置有固定被标定激光湿度传感器的基座、温度传感器、电风扇和水槽，水槽中设置有水雾发生器，在所述湿度发生箱的壳体上设置有被标定激光湿度传感器的光纤接口和温度传感器、信号线以及电气控制线输出接口，在所述箱体的壳体上还设置有出气接头，出气接头用于连接一个出气管，出气管的出气口伸出恒温水槽的水平面。
方案进一步是：在所述基座上设置有加温孔，加温孔在被标定激光湿度传感器固定孔的下侧，加温孔中设置有加热棒，加热棒加温用于防止水汽在基座上以及被标定激光湿度传感器上冷凝。
方案进一步是：所述基座固定在一个平台上，平台通过立柱被固定在湿度发生箱内空间的上半部，在湿度发生箱内空间底板为水槽底板，水槽的水位高度低于湿度发生箱内空间高度中线，水雾发生器安装在水槽中，在底板上设置有通风柱，通风柱高出水槽的水位面，所述电风扇安装在通风柱中。
方案进一步是：所述通风柱有两个，两个通风柱分布安装在湿度发生箱内空间底板中心的两侧。
方案进一步是：所述平台上垂直于平台设置有一个温度测量柱，所述温度传感器有多个，多个温度传感器分别在设置在湿度发生箱内空间侧壁和所述温度测量柱上。
方案进一步是：温度传感器沿所述温度测量柱上下分布设置有多个。
与现有技术相比，本发明的有益效果：结构简单、易操作，通过调节恒温箱的水温，在密封箱体中设置雾气发生器和加温装置可以模拟不同条件的高温高湿环境，满足所要使用的激光湿度传感器进行标定，提高测量精度。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
附图说明
图1为本发明系统整体结构示意图；
图2为本发明湿度发生箱内部结构示意图。
具体实施方式
为了实现对激光湿度传感器在高温高湿环境的标定，本实施例一种激光湿度传感器高温高湿环境标定系统，如图1和图2所示，所述系统包括一个恒温水槽1，恒温水槽可以对水槽中的水进行恒温控制，在恒温水槽中放置一个湿度发生箱2，湿度发生箱是密封箱全部沉浸在恒温水槽的水中，湿度发生箱用于激光湿度传感器标定，其中，所述湿度发生箱内设置有固定被标定激光湿度传感器3的基座201、PT100温度传感器4、电风扇和水槽，水槽中设置有水雾发生器，水雾发生器用以将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾从而加快蒸发效率改变湿度发生箱内的湿度，在所述湿度发生箱的壳体上设置有被标定激光湿度传感器的光纤接口202和温度传感器、信号线以及电气控制线输出接口203，光纤接口是一种多芯光纤法兰盘，信号线以及电气控制线输出接口是2个浪管接头，多芯光纤法兰盘和浪管接头与箱体密封防水等级到达IP67，在所述湿度发生箱的壳体上还设置有出气接头204，出气接头用于连接一个出气管5，出气管为聚四氟管，整段管子大部分放入水中，出气管的出气口伸出恒温水槽的水平面，出气管末端注水形成可移动水柱，用以保持标定箱内压强稳定。PT100温度传感器4有多个被分别设置在湿度发生箱内空间侧壁和底板上。基座固定在一个平台6上，平台通过立柱7被固定在湿度发生箱内空间的上半部，在湿度发生箱内空间底板为水槽底板，水槽的水位高度低于湿度发生箱内空间高度中线，水雾发生器安装在水槽中，水雾发生器通过超声波雾化片将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾，不需加热或添加任何化学试剂，与加热雾化方式比较，能源节省了90%，加速液态水蒸发，提高标定效率。
在底板上设置有通风柱8，通风柱上设置有风孔801，通风柱高出水槽的水位面，所述电风扇安装在通风柱中。电风扇是防水风机，防水风机正对水面吹风产生气流，加速蒸发；设置在侧壁上的温度传感器用以测量箱体的温度，设置在底板上温度传感器用以测量水温。
其中：在所述基座上设置有加温孔201-1，加温孔在被标定激光湿度传感器固定孔的下侧，加温孔中设置有加热棒，加热棒加温用于防止水汽在基座上以及被标定激光湿度传感器上冷凝。为了提高水雾散发效果，所述通风柱有两个，两个通风柱分布安装在湿度发生箱内空间底板中心的两侧。
为了监控箱体内各点的温度：所述平台上垂直于平台设置有一个温度测量柱9，所述温度传感器有多个，多个温度传感器除了分别在设置在湿度发生箱内空间侧壁和底板上之外，温度传感器还设置在所述温度测量柱上。并且，温度传感器沿所述温度测量柱上下分布设置有多个，可在竖直和水平方向测量水汽温度。
激光湿度传感器的标定方法是公知的技术，将被标定激光湿度传感器3的光纤连接至信号接收控制器，信号接收控制器将接收的信号发送至计算机处理，其方法包括：
激光湿度传感器高湿算法：常用的激光湿度传感器检测算法是为激光器加载一个从低电流扫向高电流的工作电流激励，当电流扫到设定的最高点后，跳回设定的最低点，进行重复扫描。扫描范围能够包含水气的完整吸收峰。
本实施例所涉及环境采用普通方法将达到饱和，无法计算水气浓度，因此，设计“半峰”扫描方法，即通过精确计算，设计电路扫描范围仅能够包含一半吸收峰，通过采集激光器背光信号，去除背景信号，提取浓度信息。
激光湿度传感器高湿标定方法：已知待标定的绝对湿度，系统可换算对应的饱和露点，控制所述发生装置产生该环境，通过水下、水面、气室附近铂电阻温度传感器判断饱和状态，自动记录激光湿度传感器输出的系统参数，进行标定。
Claims (6)
1.一种激光湿度传感器高温高湿环境标定系统，包括一个恒温水槽，在恒温水槽中放置一个湿度发生箱，湿度发生箱是一个密封箱用于激光湿度传感器标定，其特征在于，所述湿度发生箱内设置有固定被标定激光湿度传感器的基座、温度传感器、风扇和水槽，水槽中设置有水雾发生器，在所述湿度发生箱的壳体上设置有被标定激光湿度传感器的光纤接口和温度传感器、信号线以及电气控制线输出接口，在所述箱体的壳体上还设置有出气接头，出气接头用于连接一个出气管，出气管的出气口伸出恒温水槽的水平面。
2.根据权利要求1所述的标定系统，其特征在于，在所述基座上设置有加温孔，加温孔在被标定激光湿度传感器固定孔的下侧，加温孔中设置有加热棒，加热棒加温用于防止水汽在基座上以及被标定激光湿度传感器上冷凝。
3.根据权利要求1所述的标定系统，其特征在于，所述基座固定在一个平台上，平台通过立柱被固定在湿度发生箱内空间的上半部，在湿度发生箱内空间底板为水槽底板，水槽的水位高度低于湿度发生箱内空间高度中线，水雾发生器安装在水槽中，在底板上设置有通风柱，通风柱高出水槽的水位面，所述风扇安装在通风柱中。
4.根据权利要求3所述的标定系统，其特征在于，所述通风柱有两个，两个风扇柱分布安装在密封箱内空间底板中心的两侧。
5.根据权利要求3所述的标定系统，其特征在于，所述平台上垂直于平台设置有一个温度测量柱，所述温度传感器有多个，多个温度传感器分别在设置在湿度发生箱内空间侧壁和所述温度测量柱上。
6.根据权利要求5所述的标定系统，其特征在于，温度传感器沿所述温度测量柱上下分布设置有多个。
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