CN207557037U - 一种便携式空气水含量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种便携式空气水含量测量装置，包括：过滤干燥模块、温湿度采集模块、抽气模块、抽气时间控制模块和电源模块；过滤干燥模块的一端用于与待测空气相连，过滤干燥模块的另一端通过密封管道与温湿度采集模块的一端相连，温湿度采集模块的另一端通过密封管道与抽气模块的一端相连，抽气模块的另一端与抽气时间控制模块相连；过滤干燥模块用于吸收待测空气中的水分；温湿度采集模块用于测量通过过滤干燥模块后的待测空气的空气湿度；抽气模块用于向管道内抽气；抽气时间控制模块用于控制抽气模块的工作时间。本实用新型可以实现空气相对湿度大于100％情况下的空气水含量测量，整套空气水含量装置集成在一个壳体中，方便携带。

Description

一种便携式空气水含量测量装置

技术领域

本实用新型属于空气水含量测量技术领域，更具体地，涉及一种便携式空气水含量测量装置。

背景技术

空气湿度是一个重要的物理量，有很多方法用于测量相对湿度，相对湿度的测量取决于若干环境因素。尽管有许多被设计用于不同测量目的的可用的湿度测量仪器，但是几乎没有可以在恶劣环境中使用的具有高测量精度的空气水含量测量装置。然而，在实际应用中，例如在农业，农业食品工业中的肉制造的干燥系统以及工业环境或船舶的技术空间(例如，轮机舱)，需要可以在恶劣环境下提供稳定的全量程甚至100％量程以上的测量精度高的空气水含量测量装置。

目前国内外常见的湿度测量方法有：动态法(双压法、双温法、分流法)，静态法(饱和盐法、硫酸法)，露点法，干湿球法和传感器法。其中仅有光学法和重量法能测量空气相对湿度大于100％情况下的空气水含量。光学法由于操作过于繁琐且对实验条件要求较高，仅在实验室使用。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的提供了一种便携式空气水含量测量装置，目的在于实现空气相对湿度大于100％情况下的空气水含量测量。

本实用新型提供了一种便携式空气水含量测量装置，包括：过滤干燥模块、温湿度采集模块、抽气模块、抽气时间控制模块和电源模块；过滤干燥模块的一端用于与待测空气相连，所述过滤干燥模块的另一端通过密封管道与所述温湿度采集模块的一端相连，所述温湿度采集模块的另一端通过密封管道与所述抽气模块的一端相连，所述抽气模块的另一端与所述抽气时间控制模块相连；所述过滤干燥模块用于吸收待测空气中的水分；所述温湿度采集模块用于测量通过所述过滤干燥模块后的待测空气的空气湿度；所述抽气模块用于向管道内抽气；抽气时间控制模块用于控制所述抽气模块的工作时间；电源模块与所述抽气模块和所述抽气时间控制模块连接，用于提供工作电源。

更进一步地，便携式空气水含量测量装置还包括：测量模块，设置在所述温湿度采集模块和所述抽气模块之间，用于测量进气过滤管的增重。

更进一步地，测量模块包括：精密天平和流量计，所述精密天平用于测量进气过滤管吸水后的增重；所述流量计用于测量抽气量。

更进一步地，便携式空气水含量测量装置还包括：计算模块，与所述测量模块连接，用于根据抽气量、环境温度、通过过滤干燥模块后的空气湿度、进气过滤管的增重计算当前的空气水含量。

更进一步地，过滤干燥模块包括进气过滤管，所述进气过滤管中填充有吸水材料和吸湿材料。

更进一步地，吸水材料为玻璃纤维，所述吸湿材料为硅胶。

更进一步地，温湿度采集模块包括：温湿度传感器和缓冲管；所述缓冲管用于与所述过滤干燥模块连接，所述温湿度传感器设置在所述缓冲管中，用于测量通过所述过滤干燥模块后的待测空气的温湿度。

更进一步地，抽气模块包括：抽气泵和控制阀门。

更进一步地，计算模块中的处理器可实现对温湿度采集模块数据的平均采样计算，可通过程序查表和按键输入的测量值计算出当前空气水含量，并且可以通过统计计算次数提醒更换干燥管内材料。

更进一步地，还包括壳体，且上述各个模块均集成放置于所述壳体中，在所述壳体外部开设有孔用于从外界抽气且在壳体底部装有减震材料以减少噪音。

本实用新型提出一种便携式空气水含量测量装置，以达到简化空气水含量的测量过程，方便携带，能满足外场使用要求且能实现一定程度自动化的目的。本实用新型考虑了在外场测量空气水含量时场地等多种因素的限制，设计了可独立供电的电源模块，无需用电源线接入电网，解决了外场实验供电难的问题；整套空气水含量装置集成在一个壳体中，方便携带；增加了抽气时间控制模块，达到设定时间后抽气模块自动停止工作；处理器对传感器的数据进行计算，按键采集Δm和ΔV，实现了一定程度的自动化。

附图说明

图1为本实用新型提供的便携式空气水含量测量装置抽气中的原理框图；

图2为本实用新型提供的便携式空气水含量测量装置抽气结束后的原理框图；

图3为本实用新型提供的便携式空气水含量测量装置中计算模块的原理框图。

其中，1为过滤干燥模块，2为温湿度采集模块，3为抽气模块，4为抽气时间控制模块，5为电源模块，6为测量模块，7为计算模块，10为进气过滤管，20为温湿度传感器，21为缓冲管，30为抽气泵，31为控制阀门，40为时间控制器，50为电源，51为电压调节器，52为逆变器，60为精密天平，61为流量计，70为处理器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型属于空气水含量测量技术领域，具体涉及一种空气相对湿度大于100％情况下的便携式空气水含量测量装置。本实用新型提供的便携式空气水含量测量装置可以简化空气水含量的测量过程，方便携带，减少噪音，能满足外场使用要求且能实现一定程度自动化。

本实用新型提供的便携式空气水含量测量装置包括：壳体、过滤干燥模块1、温湿度采集模块2、抽气模块3、用于采集过滤干燥模块重量变化值和气体流量变化值的测量模块6、抽气时间控制模块4、计算模块7以及能够给整个装置独立供电的电源模块5。其中，过滤干燥模块1的一端与待测空气相连，另一端通过密封管道与温湿度采集模块2相连，温湿度采集模块2通过密封管道与抽气模块3相连，抽气时间控制模块4与抽气模块3相连，测量模块6和抽气模块3以及抽气时间控制模块4均与电源模块5相连。

抽气测量结束后，拆下过滤干燥模块1的进气过滤管10，测量进气过滤管10的增重，并将抽气量、环境温度、通过过滤干燥模块后的空气湿度、进气过滤管10的增重等参数输入计算模块得到当前的空气水含量。

过滤干燥模块1包括：进气过滤管10，进气过滤管10中填充吸水材料和吸湿材料，用于吸收空气中的水分。本实用新型中，进气过滤管10采用的是带有过滤网的高压排渣型过滤器，吸水材料选用玻璃纤维，吸湿材料选用变色硅胶，其中，玻璃纤维和硅胶按照重量1:1配比。此实施例中，玻璃纤维、硅胶各15g填充至进气过滤管10中。

温湿度采集模块2通过管道连接在进气口过滤干燥模块1之后，包括：温湿度传感器20和缓冲管21，用于测量并记录通过过滤干燥模块后的空气湿度，该湿度小于百分之百，可采用传统方法测量；

抽气模块3包括：抽气泵30和控制阀门31，用于向该装置内抽气测量；

测量模块6包括：精密天平60和流量计61，精密天平60用于测量进气过滤管10吸水后的增重，流量计61用于测量抽气量；

计算模块7中的处理器70可实现对温湿度采集模块数据的平均采样计算，可通过程序查表和按键输入的测量值计算出当前空气水含量，并且可以通过统计计算次数提醒更换进气过滤管10内材料。

温湿度采集模块2有外置探头放置于过滤干燥模块1后的缓冲管21中，且此时出气口温湿度可直接在液晶显示屏上读出。

抽气模块3包含的抽气泵30的工作时间可以通过抽气时间控制模块4进行控制。

测量模块6包含精密天平60和流量计61。

电源模块5包含的电源50可实现对精密天平60，抽气泵30，流量计61以及时间控制器40的独立供电。

计算模块7中的处理器70可实现对温湿度采集模块2数据的平均采样计算，可通过程序查表和按键输入的测量值计算出当前空气水含量，并且可以通过统计计算次数提醒更换进气过滤管10内材料。

整个装置包含电源模块5可全部集成放置于壳体中，壳体外部开有孔以便从外界抽气且装置底部装有减震材料以减少噪音。

通过本实用新型所构思的以上技术方案，与现有技术相比，有以下优点。设计了可独立供电的电源模块5，无需再用电源线接入电网，解决了外场实验供电难的问题；将整套空气水含量装置集成在一个壳体中，方便实验人员在外场工作条件下携带；且将抽气模块3与抽气时间控制模块4相连，达到实验人员设定抽气时间后抽气模块3即自动停止工作，实现了一定程度的自动化。

下面结合附图对本实用新型一种实例做进一步说明，其中所提到的具体元件表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型实施例中，如图2所示，便携式空气水含量测量装置包括壳体、过滤干燥模块1、温湿度采集模块2、抽气模块3、用于采集过滤干燥模块1重量变化值和气体流量变化值的测量模块6、抽气时间控制模块4、计算模块7以及能够给整个装置独立供电的电源模块5。其中，过滤干燥模块1一端与待测空气相连，另一端通过密封管道与温湿度采集模块2相连，温湿度采集模块2通过密封管道与抽气模块3相连，抽气时间控制模块4与抽气模块3相连，测量模块6和抽气模块3以及抽气时间控制模块4均与电源模块5相连。抽气测量结束后，拆下过滤干燥模块1的进气过滤管10，测量进气过滤管10的增重，并将抽气量、环境温度、通过过滤干燥模块1后的空气湿度、进气过滤管10的增重等参数输入计算模块7得到当前的空气水含量。

过滤干燥模块1包括进气过滤管10，进气过滤管10中填充吸水材料和吸湿材料，用于吸收空气中的水分；

温湿度采集模块2通过管道连接在过滤干燥模块1之后，包括温湿度传感器20、缓冲管21，用于测量并记录通过过滤干燥模块1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3包括抽气泵30及控制阀门31，用于向该装置内抽气测量；

测量模块6包括精密天平60与流量计61，精密天平60用于测量进气过滤管10吸水后的增重，流量计61用于测量抽气量；

计算模块7中的处理器70可实现对温湿度采集模块2数据的平均采样计算，可通过程序查表和按键输入的测量值计算出当前空气水含量，并且可以通过统计计算次数提醒更换进气过滤管10内材料。

过滤干燥模块1包括进气过滤管10，进气过滤管10中填充吸水材料和吸湿材料，吸水材料选用玻璃纤维，吸湿材料选择硅胶。常用的吸水材料有玻璃纤维、高吸水性树脂等。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。常用的吸湿材料有二氧化硅、氯化钙、硅胶等。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，玻璃纤维和硅胶按照重量1:1配比，此实施例中，玻璃纤维、硅胶各15g填充至进气过滤管10中。所测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以下，通常为25％到85％，可使温湿度采集模块2中基于传统方法测量得到的湿度更加准确。

抽气模块3包含的抽气泵30的工作时间可以通过抽气时间控制模块4中的时间控制器40进行控制。

测量模块6包含的精密天平60和流量计61。

电源模块5包含的电源50，电压调节器51和逆变器52可实现对精密天平60、抽气泵30、流量计61以及时间控制器40的独立供电。

温湿度采集模块2有外置探头放置于过滤干燥模块1后的缓冲管21中，且此时温湿度可直接在液晶显示屏上读出。

本实用新型实施例中，电源模块5与其所供电的模块的具体连接方式如下所述，抽气模块3中的抽气泵30采用DC24V供电的J24-70型号；抽气时间控制模块4中的时间控制器40采用DC24V供电的CN102A型号；测量模块6中的温湿度传感器20采用内置纽扣电池供电的TH11R-EX型号，精密天平60采用AC220V供电的LQ-A6002型号，流量计61采用DC9V的外置电源供电方式的MF5712型号；电源模块5中包括一个可以输出DC24V的聚合物锂电池电源50，直接给抽气泵30供电，包括一个型号为BEP120S的DC24V-AC220V逆变器52，给精密天平60和时间控制器40供电，包括一个输入电压为DC5-36V，输出电压为DC1.25-32V的降压电压调节器51，用于将锂电池电源50输出的DC24V降至DC9V给流量计61供电。

本实用新型实施例中，用独立电源模块5实现对各个装置的供电，主要任务是将聚合物锂电池电源50的电压经过降压电压调节器51和逆变器52变换成所需的输出电压对空气水含量测量装置进行供电。装置工作过程如下：完成装填进气过滤管10内材料以及称重等前期准备工作后，打开锂电池电源50开关，装置上电，打开时间控制器40，通过按键设置显示屏上的抽气时间，启动抽气泵30，在抽气过程中记录温湿度传感器20显示屏上的参数，经过设定时间后抽气泵30自动停止抽气，取下进气过滤管10，放置于精密天平60上进行称重。计算模块7根据抽气量、环境温度、通过过滤干燥模块1后的空气湿度、进气过滤管10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指过滤干燥模块1中的进气过滤管10的重量变化量，ΔV指抽气模块3中设定的气体流量，a指某温度T下对应的空气湿度常数，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

在本实用新型实施例中，处理器70供电后，计算模块7开始工作，如图3所示，处理器70开始采集温湿度传感器20的温度T和湿度数据RH，再通过按键实现流量变化量Δm采集和进气过滤管10重量变化量ΔV的采集，通过采集到的温度在程序中查找相应的带入计算值a，两部分累加计算得到最终湿度RH。

实际实验中，进气过滤管10在使用一定次数后应更换，以免产生吸水吸湿材料过饱和导致的实验误差。通过处理器70可以统计计算次数，当达到设定次数后，蜂鸣器报警提醒实验人员更换进气过滤管10内的材料。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种便携式空气水含量测量装置，其特征在于，包括：过滤干燥模块、温湿度采集模块、抽气模块、抽气时间控制模块和电源模块；

所述过滤干燥模块的一端用于与待测空气相连，所述过滤干燥模块的另一端通过密封管道与所述温湿度采集模块的一端相连，所述温湿度采集模块的另一端通过密封管道与所述抽气模块的一端相连，所述抽气模块的另一端与所述抽气时间控制模块相连；所述过滤干燥模块用于吸收待测空气中的水分；所述温湿度采集模块用于测量通过所述过滤干燥模块后的待测空气的空气湿度；所述抽气模块用于向管道内抽气；抽气时间控制模块用于控制所述抽气模块的工作时间；

所述电源模块与所述抽气模块和所述抽气时间控制模块连接，用于提供工作电源。

2.如权利要求1所述的便携式空气水含量测量装置，其特征在于，还包括：测量模块，设置在所述温湿度采集模块和所述抽气模块之间，用于测量进气过滤管的增重。

3.如权利要求2所述的便携式空气水含量测量装置，其特征在于，所述测量模块包括：精密天平和流量计，所述精密天平用于测量进气过滤管吸水后的增重；所述流量计用于测量抽气量。

4.如权利要求1所述的便携式空气水含量测量装置，其特征在于，所述过滤干燥模块包括进气过滤管，所述进气过滤管中填充有吸水材料和吸湿材料。

5.如权利要求4所述的便携式空气水含量测量装置，其特征在于，所述吸水材料为玻璃纤维，所述吸湿材料为硅胶。

6.如权利要求1-5任一项所述的便携式空气水含量测量装置，其特征在于，所述温湿度采集模块包括：温湿度传感器和缓冲管；

所述缓冲管用于与所述过滤干燥模块连接，所述温湿度传感器设置在所述缓冲管中，用于测量通过所述过滤干燥模块后的待测空气的温湿度。

7.如权利要求1-5任一项所述的便携式空气水含量测量装置，其特征在于，所述抽气模块包括：抽气泵和控制阀门。

8.如权利要求1所述的便携式空气水含量测量装置，其特征在于，还包括壳体，且上述各个模块均集成放置于所述壳体中，在所述壳体外部开设有孔用于从外界抽气且在壳体底部装有减震材料以减少噪音。