CN109813360A - 一种环境参数温湿度在线校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种环境参数温湿度在线校准装置。测试腔体外部与内部一侧和上部分别装有风扇，测试腔体内装有加热器，测试腔体上部和下部分别装有监测传感器，测试腔体分别通过两条路径与温湿度控制器信号连通，温湿度控制器又将数据传递给计算机，计算机分别对循环加湿器和循环干燥器进行工作状态控制，对测试腔体内的温湿度进行调节，形成标准温湿度环境，该环境条件下的温度与湿度通过各自传感器经过温度湿度控制器对温度与湿度测量装置的传感器进行校准，经过校准的传感器用于环境温湿度测量。本发明通过计算机对测试腔体和测试装置进行校准与控制。提高控制精度、稳定性和响应特性。适宜作为环境参数温湿度在线校准装置使用。

Description

一种环境参数温湿度在线校准装置

技术领域

本发明提出的是检测仪表控制领域使用的一种环境参数温湿度在线校准装置。

背景技术

环境参数技术指标是装备使用、维护、贮运及计量保障的基本条件，是确保武器装备系统性能可靠及量值准确的重要保证，因此，温湿度控制系统及环境检测设备已成为装备系统或武器性能试验中不可缺少的一个重要组成部分。统计分析表明，温湿度仪表在不同的环境区域具有不尽相同的使用寿命和技术状态，例如高湿热的南方地区这类仪表5年损坏率达到3%～5%；而且，由于装备技术准备阵地、保障场所及贮运发射箱等位置的环境监测仪表结构与安装的特殊性，大多数环境控制系统及环境试验设备不易搬动不易拆卸，要求对温度和湿度传感器进行现场检测或与显示装置整体校准。因此，加强温湿度参数现场检测能力是装备保障技术基础。

目前，部队计量技术机构很少建有温湿度测量标准，而上级计量实验室建立的传统温湿度测量标准装置一方面由于系统组成复杂，使用条件要求苛刻，不便于频繁携带至现场校准；另一方面由于装备环境参数仪表的安装特殊性，不便于原位检测。因此，目前尚无适于现场原位温湿度校准的标准设备。

发明内容

为了能够实现温湿度参数仪表的现场校准，本发明提出了一种环境参数温湿度在线校准装置。该装置通过测试腔体与计算机控制系统配合，解决环境温湿度在线校准的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

测试腔体外部与内部一侧和上部分别装有风扇，测试腔体内装有加热器，测试腔体上部和下部分别装有监测传感器，测试腔体分别通过两条路径与温湿度控制器信号连通，温湿度控制器又将数据传递给计算机，计算机分别对循环加湿器和循环干燥器进行工作状态控制，对测试腔体内的温湿度进行调节，形成标准温湿度环境，该环境条件下的温度与湿度通过各自传感器经过温度湿度控制器对温度与湿度测量装置的传感器进行校准，经过校准的传感器用于环境温湿度测量。

积极效果：本发明装置以计算机作为控制中心，设计基于 STM32 微处理器的温湿度控制系统，实现标准温湿度场的发生，并采用PID控制算法和控制技术，提高了系统的控制精度、控制稳定性和系统的响应特性；实现装备环境参数仪表的原位校准。适宜作为温湿度参数仪表及传感器现场校准装置使用。

附图说明

图1是本发明校准装置结构示意图；

图2是本发明校准装置构成图。

图中，1.测试腔体，2.风扇， 3.加热器，4.监测传感器，5.温度与湿度测量装置，6.温湿度控制器，7.循环加湿器，8.循环干燥器，9.计算机,10. 环境参数温湿度在线校准装置，11.现场测量设备控制器，12.适配器，13.外循环装置。

具体实施方式

根据图1所示，测试腔体1外部与内部一侧和上部分别装有风扇2，测试腔体内装有加热器3，测试腔体上部和下部分别装有监测传感器4，测试腔体分别通过两条路径与温湿度控制器6信号连通，温湿度控制器又将数据传递给计算机9，计算机分别对循环加湿器7和循环干燥器8进行工作状态控制，对测试腔体内的温湿度进行调节，形成标准温湿度环境，该环境条件下的温度与湿度通过各自传感器经过温度湿度控制器对温度与湿度测量装置5的传感器进行校准，经过校准的传感器用于环境温湿度测量。

所述风扇的作用是对流测试腔体内的空气流通，保证温湿度一致。

根据图2所示，环境参数温湿度在线校准装置10通过外循环装置13与适配器12连接，在适配器上连接有现场测量设备控制器11。

将系统产生的标准湿度气体，通过适配器引到被检仪表或传感器安装处，实现对湿度传感器的原位在线检测。

技术原理：

通过设置测试腔体，在测试腔体上装设风扇、加热器和监测传感器，通过循环加湿器和循环干燥器第一测试腔体经温湿度干预，形成标准温湿度条件，该条件下的温湿度通过监测传感器采集后传递给温度湿度控制器进行控制，经过控制将标准温湿度数据传递给计算机，计算机又将标准测试数据传递给温度与湿度测量装置，对转子内传感器进行原位状态下校准，校准后进行工作温湿度测量。

计算机对循环加湿器和循环干燥器进行工作控制，对测试腔体内温湿度条件进行平衡。

简要地说是，用测试腔体创造标准温湿度条件，利用检测传感器将标准温湿度数据传递给温度湿度控制器进行处理，处理后的温湿度数据对温度与湿度测量装置内的基础传感器进行校准，然后用于环境条件温湿度测量。

创新点在于：利用测试腔体生成标准温湿度标准数据，通过计算机利用标准数据对现场温湿度传感器进行比对校准，利用温湿度传感器测试装置实现环境温湿度在线校准与检测。

工作过程：

测试腔体外装有风扇，测试腔体内装有加热器和监测传感器。

测试腔体配套的风扇和加热器是标准温湿度发生单元，依据温度比对法和干湿气混合原理，配合系统的控制策略和控制算法，产生稳定的温湿度场。

传感器采集测试腔内温湿度信号，与设定值进行比较。

计算机产生控制信号并作用于温湿度控制器以及温湿度循环与执行机构的风扇，加热器，加湿与循环系统和干燥与循环系统上，通过控制策略不断修正输出量，实现闭环负反馈来对气体进行加热/冷却或加湿/干燥，最终使测试腔内的环境场达到给定的温湿度设定值，对装置内仪器或传感器进行校准。同时，装置以计算机为核心，采用高精度温湿度传感器对温湿度信号进行测量。

将系统产生的标准湿度气体，通过适配器引到被检仪表或传感器安装处，实现对湿度传感器的原位在线检测。

本申请由标准温湿度发生单元和温湿度测量单元组成。标准温湿度发生单元主要有由测试腔体、温湿度控制器、加热器/制冷器、加湿器/干燥器、泵与阀门温湿度循环系统、数据采集及分析系统组成。

测试腔体直径25厘米，深度45厘米，测试腔体筒壁采用双层不锈钢材料，两层不锈钢筒壁中间和筒壁外围均采用保温材料填充，减小外部温场对检定腔内温度场的影响。

测试腔体内采用导热性能较好的薄壁筒作为检定腔内胆，加快检定腔内上下部分温度平衡，提高检定腔内温度均匀性，满足装备环境监测仪表校准使用要求。测试腔体采用多路传感器采样测量技术方案，在其内部、底部和顶部分别设置温湿度传感器，对腔内的温湿度场的均匀性稳定性进行检测，并依据温度比对法和干湿气混合原理，制定检测过程的温湿度校准算法，将测试腔内温湿度参数信号通过转换与设定值进行比较，产生控制信号并作用于温湿度循环执行机构上，通过控制策略不断修正输出量，实现闭环负反馈来对气体进行加热/冷却或加湿/干燥，实现温湿度场均匀控制，最终使测试腔内的环境场达到设定的温湿度设定值。

温湿度测量单元主要包括微控制器、传感器及信号处理单元，要完成传感器测量数据采集、数据收发、数据处理与通信控制工作，系统的所有模块与单元的各种操作也由微控制器完成。

系统地说，以嵌入式计算机为核心控制系统，采用高精度传感器进行温湿度信号测量；同时，设计适于装备环境参数仪表校准用测试腔体，依据温度比对法和干湿气混合原理，制定检测过程的温湿度校准算法，将测试腔内温湿度参数信号通过转换与设定值进行比较，产生控制信号并作用于温湿度循环执行机构上，通过控制策略不断修正输出量，实现闭环负反馈来对气体进行加热/冷却或加湿/干燥，最终使测试腔内的环境场达到给定的温湿度设定值，实现温湿度一体化检测方案。

使用：

接通装置的电源，预热并完成自检；通过触摸屏设置校准所需的标准温湿度值，温湿度控制系统工作，启动加热/加湿器，对高温室和低温室同时进行加热，使测试腔内的环境场达到设定的标准值；系统报警控制的目的是防止由于传感器失效导致温度过高从而对装置造成破坏。

特点：

依据温度比对法和干湿气混合原理，采用计算机控制新技术，集高精度温湿度测量系统与标准温湿度发生器为一体，实现了装备环境监测仪表的一体化校准与检测，提高了计量标准的检测性能。

针对不同保障对象的结构特点与使用安装实际情况，确定了直接校准、采样法单点比对检测及外循环原位在线检测方式，改变传统的拆卸检测方式，解决了装备环境监测仪表的现场计量保障问题。

Claims (2)

1.一种环境参数温湿度在线校准装置，其特征是：

测试腔体（1）外部与内部一侧和上部分别装有风扇（2），测试腔体内装有加热器（3），测试腔体上部和下部分别装有监测传感器（4），测试腔体分别通过两条路径与温湿度控制器（6）信号连通，温湿度控制器又将数据传递给计算机（9），计算机分别对循环加湿器（7）和循环干燥器（8）进行工作状态控制，对测试腔体内的温湿度进行调节，形成标准温湿度环境，该环境条件下的温度与湿度通过各自传感器经过温度湿度控制器对温度与湿度测量装置（5）的传感器进行校准，经过校准的传感器用于环境温湿度测量；

环境参数温湿度在线校准装置（10）通过外循环装置（13）与适配器（12）连接，在适配器上连接有现场测量设备控制器（11）。

2.根据权利要求1所述的一种环境参数温湿度在线校准装置，其特征是：测试腔体直径25厘米，深度45厘米，测试腔体筒壁采用双层不锈钢材料，两层不锈钢筒壁中间和筒壁外围均采用保温材料填充。