CN217304182U - 一种气相温湿度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气相温湿度检测装置，包括温度检测组件、湿度检测组件与温湿度存储显示单元；温度检测组件中，热敏电阻数据采集处理单元与热电偶数据采集处理单元分别用于采集由热敏电阻检测的温度数据与由热电偶检测的温度数据，并分别传输至温度修正单元进行处理；湿度检测组件中，湿敏电容数据采集处理单元与湿敏电阻数据采集处理单元分别用于采集由湿敏电容检测的湿度数据与由湿敏电阻检测的湿度数据，并分别传输至湿度修正单元进行处理；温湿度存储显示单元用于接收并存储处理后的温度数据及湿度数据。本实用新型能够突破现阶段气相温湿度检测领域中检测手段单一、检测精度不高的瓶颈。

Description

一种气相温湿度检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，更具体地说是一种气相温湿度检测装置。

背景技术

温湿度是热加工过程最基本的工艺参数。气相温湿度的检测在食品加工、烟草加工、机械制造、仓储运营、制药等行业有着非常广泛的应用。

测量温度的方法包括接触式测温和非接触式测温两种，其中接触式测温方法按其温度检测的原理一般分为膨胀测温法、压力测温法、热电偶测温法和热电阻测温法，其中热电偶测温法和热电阻测温法是工业气相温度在线检测中常用的检测手段。热电偶温度计是目前接触式测温方法中应用最广泛的温度检测传感器，具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、信号便于远传等优点，在工业用温度传感器中占有重要地位。当测量低于150℃时，由于热电偶电动势较小，常使用金属电阻测温传感器，即热电阻温度计。热电阻温度计是根据金属导体的电阻值随温度变化的特性，通过测定导体阻值的变化进行温度测量的。

测量湿度的方法从原理上划分有二三十种之多，常见的有动态法(双压法、双温法和分流法)、吸附重量法、露点法、干湿球法和电子式湿度传感器法等，其中以干湿球法和电子式传感器法较为常见。湿敏传感器是由湿敏元件及转换电路组成的，具有把环境湿度转变为电信号的装置。湿敏元件是对环境湿度具有响应或转换成相应可测信号的元件，主要有电阻式、电容式两大类，而基于敏感材料的不同又可分为：半导体氧化物、高分子材料、多孔的有机或无机材料等。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的优点是灵敏度高，缺点则是线性度和产品的互换性差。湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化物湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。其湿敏材料以多孔陶瓷种类最多。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。电子式湿敏传感器的准确度可达2～3％RH，这比干湿球测湿精度高。

当前，对于各种类型气体温湿度检测装置的研发较多，但大多使用单一的检测方式，甚少使用双区传感器联合检测、互相修正的方式，且现公开报道的气体温湿度检测装置对气体湿度的检测多不经过标定和温度补偿，误差较大，而用于湿度标定和校准的仪器价格昂贵，从而给湿度精确测量的实际应用带来很大的困难和阻碍。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本实用新型提出一种气相温湿度检测装置，以期能够突破现阶段气相温湿度检测领域中检测手段单一、检测精度不高的瓶颈。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种气相温湿度检测装置，其结构特点是：

包括温度检测组件、湿度检测组件与温湿度存储显示单元；

所述温度检测组件包括热敏电阻、与所述热敏电阻电性连接的热敏电阻数据采集处理单元、热电偶、与所述热电偶电性连接的热电偶数据采集处理单元、与所述热敏电阻数据采集处理单元及所述热电偶数据采集处理单元分别电性连接的温度修正单元，所述热敏电阻、热电偶均是用于对待测环境中气相的温度的检测，所述热敏电阻数据采集处理单元与所述热电偶数据采集处理单元分别用于采集由所述热敏电阻检测的温度数据与由所述热电偶检测的温度数据，并分别传输至温度修正单元，所述温度修正单元用于对接收到的温度数据进行处理；

所述湿度检测组件包括湿敏电容、与所述湿敏电容电性连接的湿敏电容数据采集处理单元、湿敏电阻、与所述湿敏电阻电性连接的湿敏电阻数据采集处理单元、与所述湿敏电容数据采集处理单元及所述湿敏电阻数据采集处理单元分别电性连接的湿度修正单元，所述湿敏电容、湿敏电阻均是用于对待测环境中气相的湿度的检测，所述湿敏电容数据采集处理单元与所述湿敏电阻数据采集处理单元分别用于采集由所述湿敏电容检测的湿度数据与由所述湿湿敏电阻检测的湿度数据，并分别传输至湿度修正单元，所述湿度修正单元用于对接收到的湿度数据进行处理；

所述温湿度存储显示单元用于接收并存储由所述温度修正单元传送的处理后的温度数据，以及由所述湿度修正单元传送的处理后的湿度数据。

本实用新型的结构特点也在于：

所述温度修正单元包括依次电性连接的第一温度信号调理器、第一温度信号放大器、第一温度A/D转换器，以及依次电性连接的第二温度信号调理器、第二温度信号放大器、第二温度A/D转换器，所述第一温度信号调理器用于接收由所述热敏电阻检测的温度数据，所述第二温度信号调理器用于接收由所述热电偶检测的温度数据，所述第一温度A/D转换器与第二温度A/D转换器分别接入第一DSP芯片，所述第一DSP芯片用于对输入的温度数字信号进行处理，并通过温度信号接收器输入至温湿度存储显示单元。

所述湿度修正单元包括依次电性连接的第一湿度信号调理器、第一湿度信号放大器、第一湿度A/D转换器，以及依次电性连接的第二湿度信号调理器、第二湿度信号放大器、第二湿度A/D转换器，所述第一湿度信号调理器用于接收由所述湿敏电容检测的湿度数据，所述第二湿度信号调理器用于接收由所述湿敏电阻检测的湿度数据，所述第一湿度A/D转换器与第二湿度A/D转换器分别接入第二DSP芯片，所述第二DSP芯片用于对输入的湿度数字信号进行处理，并通过湿度信号接收器输入至温湿度存储显示单元。

所述热敏电阻为金属导体热敏电阻或半导体热敏电阻。

所述热电偶为标准化热电偶。

所述湿敏电阻的类型包括金属氧化物湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻。

所述湿敏电容由高分子薄膜材料制成，所述高分子薄膜材料包括聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维。

所述热敏电阻均匀、单向缠绕在热敏绝缘柱上，所述湿敏电阻均匀、单向缠绕在湿敏绝缘柱上。

所述热敏绝缘柱与湿敏绝缘柱由绝缘材料制成，所述绝缘材料包括陶瓷、塑料、玻璃、橡胶。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

本实用新型可以应用于对敞开式环境中气相温湿度的检测，也可以应用于对如内置安装于气体输送管道等密闭、有限空间中气相温湿度的检测，适用范围广，实用性佳；并且，本实用新型通过采用双区温(湿)度传感器联合检测，可以实现温湿度数据的同步采集，气相温度和湿度的采集工作彼此独立、互不干扰，数据采集维度、精度高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是温度修正单元的电路结构框图；

图3是湿度修正单元的电路结构框图。

图中，1热敏电阻；2热敏绝缘柱；3热敏电阻数据采集处理单元；4热电偶；5热电偶数据采集处理单元；6温度修正单元；7温湿度存储显示单元；8湿敏电阻；9湿敏绝缘柱；10湿敏电阻数据采集处理单元；11湿敏电容；12湿敏电容数据采集处理单元；13湿度修正单元。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图1，本实施例的气相温湿度检测装置包括温度检测组件、湿度检测组件与温湿度存储显示单元；

温度检测组件包括热敏电阻1、与热敏电阻1电性连接的热敏电阻数据采集处理单元3、热电偶4、与热电偶4电性连接的热电偶数据采集处理单元5、与热敏电阻数据采集处理单元3及热电偶数据采集处理单元5分别电性连接的温度修正单元6，热敏电阻1、热电偶4均是用于对待测环境中气相的温度的检测，热敏电阻数据采集处理单元3与热电偶数据采集处理单元5分别用于采集由热敏电阻1检测的温度数据与由热电偶4检测的温度数据，并分别传输至温度修正单元6，温度修正单元6用于对接收到的温度数据进行处理；

湿度检测组件包括湿敏电容11、与湿敏电容11电性连接的湿敏电容数据采集处理单元12、湿敏电阻8、与湿敏电阻8电性连接的湿敏电阻数据采集处理单元10、与湿敏电容数据采集处理单元12及湿敏电阻数据采集处理单元10分别电性连接的湿度修正单元13，湿敏电容11、湿敏电阻8均是用于对待测环境中气相的湿度的检测，湿敏电容数据采集处理单元12与湿敏电阻数据采集处理单元10分别用于采集由湿敏电容11检测的湿度数据与由湿敏电阻8检测的湿度数据，并分别传输至湿度修正单元13，湿度修正单元13用于对接收到的湿度数据进行处理；

温湿度存储显示单元7用于接收并存储由温度修正单元6传送的处理后的温度数据，以及由湿度修正单元13传送的处理后的湿度数据。

本实用新型相应的结构设置也包括：

请参照图2，温度修正单元6包括依次电性连接的第一温度信号调理器、第一温度信号放大器、第一温度A/D转换器，以及依次电性连接的第二温度信号调理器、第二温度信号放大器、第二温度A/D转换器，第一温度信号调理器用于接收由热敏电阻1检测的温度数据，第二温度信号调理器用于接收由热电偶4检测的温度数据，第一温度A/D转换器与第二温度A/D转换器分别接入第一DSP芯片，第一DSP芯片用于对输入的温度数字信号进行处理，并通过温度信号接收器输入至温湿度存储显示单元7。

请参照图3，湿度修正单元13包括依次电性连接的第一湿度信号调理器、第一湿度信号放大器、第一湿度A/D转换器，以及依次电性连接的第二湿度信号调理器、第二湿度信号放大器、第二湿度A/D转换器，第一湿度信号调理器用于接收由湿敏电容11检测的湿度数据，第二湿度信号调理器用于接收由湿敏电阻8检测的湿度数据，第一湿度A/D转换器与第二湿度A/D转换器分别接入第二DSP芯片，第二DSP芯片用于对输入的湿度数字信号进行处理，并通过湿度信号接收器输入至温湿度存储显示单元7。

热敏电阻1为金属导体热敏电阻1或半导体热敏电阻1。

热电偶4为标准化热电偶4。

湿敏电阻8的类型包括金属氧化物湿敏电阻8、硅湿敏电阻8、陶瓷湿敏电阻8。

湿敏电容11由高分子薄膜材料制成，所述高分子薄膜材料包括聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维。

热敏电阻1均匀、单向缠绕在热敏绝缘柱2上，湿敏电阻8均匀、单向缠绕在湿敏绝缘柱9上。

热敏绝缘柱2与湿敏绝缘柱9由绝缘材料制成，绝缘材料包括陶瓷、塑料、玻璃、橡胶。

以温度检测为例，工作原理如下：

热敏电阻数据采集处理单元采集到由热敏电阻检测的温度数据(模拟信号1)，热电偶数据采集处理单元采集到由热电偶检测的温度数据(模拟信号2)；

模拟信号1接入第一温度信号调理器，经标准满刻度信号和标准零信号比对校正后输入第一温度信号放大器，放大后的模拟信号1再经第一温度A/D转换器转换成数字信号Ⅰ；模拟信号2接入第二温度信号调理器，经标准满刻度信号和标准零信号比对校正后输入第二温度信号放大器，放大后的模拟信号2再经第二温度A/D转换器转换成数字信号Ⅱ；

数字信号Ⅰ和数字信号Ⅱ分别输入第一DSP芯片，第一DSP芯片对两种数字信号进行均值计算处理，处理后的数字信号输入温度信号接收器，最后输入温湿度存储显示单元。

湿度检测的工作原理可参照上述方式。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种气相温湿度检测装置，其特征是：

包括温度检测组件、湿度检测组件与温湿度存储显示单元；

所述温度检测组件包括热敏电阻、与所述热敏电阻电性连接的热敏电阻数据采集处理单元、热电偶、与所述热电偶电性连接的热电偶数据采集处理单元、与所述热敏电阻数据采集处理单元及所述热电偶数据采集处理单元分别电性连接的温度修正单元，所述热敏电阻、热电偶均是用于对待测环境中气相的温度的检测，所述热敏电阻数据采集处理单元与所述热电偶数据采集处理单元分别用于采集由所述热敏电阻检测的温度数据与由所述热电偶检测的温度数据，并分别传输至温度修正单元，所述温度修正单元用于对接收到的温度数据进行处理；

所述湿度检测组件包括湿敏电容、与所述湿敏电容电性连接的湿敏电容数据采集处理单元、湿敏电阻、与所述湿敏电阻电性连接的湿敏电阻数据采集处理单元、与所述湿敏电容数据采集处理单元及所述湿敏电阻数据采集处理单元分别电性连接的湿度修正单元，所述湿敏电容、湿敏电阻均是用于对待测环境中气相的湿度的检测，所述湿敏电容数据采集处理单元与所述湿敏电阻数据采集处理单元分别用于采集由所述湿敏电容检测的湿度数据与由所述湿敏电阻检测的湿度数据，并分别传输至湿度修正单元，所述湿度修正单元用于对接收到的湿度数据进行处理；

所述温湿度存储显示单元用于接收并存储由所述温度修正单元传送的处理后的温度数据，以及由所述湿度修正单元传送的处理后的湿度数据。

2.根据权利要求1所述的气相温湿度检测装置，其特征是：

所述温度修正单元包括依次电性连接的第一温度信号调理器、第一温度信号放大器、第一温度A/D转换器，以及依次电性连接的第二温度信号调理器、第二温度信号放大器、第二温度A/D转换器，所述第一温度信号调理器用于接收由所述热敏电阻检测的温度数据，所述第二温度信号调理器用于接收由所述热电偶检测的温度数据，所述第一温度A/D转换器与第二温度A/D转换器分别接入第一DSP芯片，所述第一DSP芯片用于对输入的温度数字信号进行处理，并通过温度信号接收器输入至温湿度存储显示单元。

3.根据权利要求1所述的气相温湿度检测装置，其特征是：

所述湿度修正单元包括依次电性连接的第一湿度信号调理器、第一湿度信号放大器、第一湿度A/D转换器，以及依次电性连接的第二湿度信号调理器、第二湿度信号放大器、第二湿度A/D转换器，所述第一湿度信号调理器用于接收由所述湿敏电容检测的湿度数据，所述第二湿度信号调理器用于接收由所述湿敏电阻检测的湿度数据，所述第一湿度A/D转换器与第二湿度A/D转换器分别接入第二DSP芯片，所述第二DSP芯片用于对输入的湿度数字信号进行处理，并通过湿度信号接收器输入至温湿度存储显示单元。

4.根据权利要求1所述的气相温湿度检测装置，其特征是：所述热敏电阻为金属导体热敏电阻或半导体热敏电阻。

5.根据权利要求1所述的气相温湿度检测装置，其特征是：所述热电偶为标准化热电偶。

6.根据权利要求1所述的气相温湿度检测装置，其特征是：所述湿敏电阻的类型包括金属氧化物湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻。

7.根据权利要求1所述的气相温湿度检测装置，其特征是：所述热敏电阻均匀、单向缠绕在热敏绝缘柱上，所述湿敏电阻均匀、单向缠绕在湿敏绝缘柱上。

Images