CN220230579U - 一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置，包括：第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器以及加热室；所述第一温度传感器放置在待测湿度空间内；所述第二温度传感器与所述湿度传感器均安装在所述加热室内部；所述加热室包括一输入口及一输出口，所述输入口与所述输出口均与待测湿度空间连通。本实用新型能够在不影响环境试验箱温湿度控制精度的前提下，解决负温环境中电子式湿度传感器因表面结冰霜而无法正常工作的问题。
Description
技术领域
本发明涉及负温相对湿度测量领域，尤其涉及一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置。
背景技术
当温度低于0℃时，水可以是三种热力学状态之一：气态，固态(冰霜)和液态(过冷水)。在大气环境中，特别是高云层，当气温低于0℃时，水汽通常冷凝成过冷水，而不是冰霜。在气象领域的高空探测中，经常需要测量负温相对湿度。某些产品，尤其是军用电子产品、航天航空产品、武器弹药、军用装备的模拟运输和储存环境试验，也可能涉及到负温相对湿度测量的问题。
然而，在环境试验中，如果采用电子式湿度传感器测量相对湿度，长时间处于负温环境中的电子式湿度传感器，其感知湿度的湿敏元件容易因表面凝结冰霜而无法正常工作。
实用新型内容
本实用新型为克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置，能够在不影响环境试验箱温湿度控制精度的前提下，解决负温环境中电子式湿度传感器因表面结冰霜而无法正常工作的问题。
本实用新型一实施例提供一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置，包括：第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器以及加热室；
所述第一温度传感器放置在待测湿度空间内；
所述第二温度传感器与所述湿度传感器均安装在所述加热室内部；
所述加热室包括一输入口及一输出口，所述输入口与所述输出口均与待测湿度空间连通。
进一步的，所述装置还包括：吸气软管；所述吸气软管的一端与所述加热室的输入口相连，另一端放置在所述待测湿度空间内。
进一步的所述装置还包括：排气管；所述排气管的一端与所述加热室的输出口相连，另一端放置在环境试验箱回风口附近；其中，所述回风口与所述待测湿度空间连通，所述回风口与所述待测湿度空间均位于所述环境试验箱内部。
优选的，在所述排气管与所述测量室之间还包括：抽风机；所述抽风机分别与所述加热室的输出口和所述排气管连通。
进一步的，所述加热室包括加热器和测量室，所述加热器与所述测量室相互连通。
优选的，所述加热器包括回形金属管及设置在所述回形金属管外表面的电热丝，所述回形金属管的输入口与所述加热室的输入口连通，所述回形金属管的输出口与所述测量室的输入口连通。
优选的，所述测量室内安装有所述第二温度传感器与所述湿度传感器，且所述测量室的输出口与所述加热室的输出口连通。
进一步的，所述装置还包括：控制单元；所述控制单元分别与第一温度传感器、第二温度传感器以及湿度传感器相连。
优选的，所述控制单元还与所述加热器相连，用于控制所述加热器的发热功率。
进一步的，所述装置的各部件采用绝热材料包裹。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
第一，通过加热负温湿空气，解决了湿度传感器因湿敏元件表面结冰霜而无法正常工作的问题；
第二，通过控制单元把电热丝发热功率信息上传给环境试验箱的控制中心，以使控制中心把电热丝发热量当作试验样品发热量来处理，达到不影响环境试验箱温湿度控制精度的目的；
第三，测量室与环境试验箱工作空间没有气压差，因此，计算环境试验箱工作空间相对湿度时无需进行压力修正。
附图说明
图1为本实用新型一实施例提供的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置的结构示意图。
图2为本实用新型另一实施例提供的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置的气流流向示意图。
图3为本实用新型另一实施例提供的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置的控制系统示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
参照图1，为本实用新型一实施例提供的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置的结构示意图，包括：第一温度传感器1、第二温度传感器2、湿度传感器3以及加热室4；
所述第一温度传感器1放置在待测湿度空间内；
所述第二温度传感器2与所述湿度传感器3均安装在所述加热室4内部；
所述加热室4包括一输入口及一输出口，所述输入口与所述输出口均与待测湿度空间连通。
进一步的，所述装置还包括：吸气软管5；
所述吸气软管5的一端与所述加热室4的输入口连通，另一端放置在所述待测湿度空间内。
进一步的，所述装置还包括：排气管6；
所述排气管6的一端与所述加热室4的输出口连通，另一端放置在环境试验箱回风口附近；其中，所述回风口与所述待测湿度空间连通，所述回风口与所述待测湿度空间均位于所述环境试验箱内部。
进一步的，在所述排气管6与所述加热室4之间还包括：抽风机7；
所述抽风机7分别与所述加热室4的输出口和所述排气管连通。
进一步的，所述加热室4包括加热器8和测量室9，所述加热器8与所述测量室9相互连通。
在一个优选的实施例中，参照图2，本实用新型一实施例提供的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置的气流流向示意图。
由图2可知，在抽风机7的作用下，待测湿度空间(在本实施例中为环境试验箱工作空间)内的负温湿空气依次经过吸气软管5、加热器8、测量室9、排气管6，最后被排出到环境试验箱的回风口。
在测量期间，吸气软管5的一端与加热器8连接，另一端可灵活移动到环境试验箱工作空间内需要测量负温相对湿度的区域(通常是待测湿度空间的几何中心附近或者是环境试验箱的送风口附近)，抽风机7通电持续工作且转速固定。
优选的，所述加热器8包括回形金属管及设置在所述回形金属管外表面的电热丝，所述回形金属管的输入口与所述加热室4的输入口连通，所述回形金属管的输出口与所述测量室9的输入口连通。
优选的，所述测量室9内安装有所述第二温度传感器2与所述湿度传感器3，且所述测量室9的输出口与所述加热室4的输出口连通。
在测量期间，流经回形金属管的负温湿空气被加热升温后输出到测量室9中，然后通过第二温度传感器2与所述湿度传感器3进行温度与湿度测量。由此，湿度传感器3避免了长时间暴露在负温环境下，解决了因湿敏元件表面结冰霜而无法正常工作的问题。
进一步的，所述装置还包括：控制单元10；
所述控制单元10分别与第一温度传感器1、第二温度传感器2以及湿度传感器3相连。
优选的，所述控制单元10还与所述加热室4相连，用于控制所述加热室4的发热功率。
在一个优选的实施例中，参照图3，本实用新型一实施例提供的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置的控制系统示意图。
在测量期间，控制单元10分别与第一温度传感器1、第二温度传感器2、湿度传感器3、加热室4以及环境试验箱的控制中心相连。控制单元10能够收集第一温度传感器1、第二温度传感器2以及湿度传感器3的数据，并控制加热室4中加热器8的电热丝发热功率。
同时，控制单元10还用于接收环境试验箱控制中心发出的测量启动和停止信号。当收到测量启动信号时，控制单元10控制加热室4开始工作，并把加热器8的电热丝发热功率信息上传给环境试验箱的控制中心，以使控制中心把电热丝发热量当作试验样品发热量来处理，达到不影响环境试验箱温湿度控制精度的目的。
在得到第一温度传感器1、第二温度传感器2以及湿度传感器3的数据后，就能够根据环境试验箱工作空间的温度、测量室的温度和测量室的相对湿度，计算环境试验箱工作空间的相对湿度，具体计算方法如下：
设环境试验箱工作空间温度为t1，t1对应的饱和水汽压为Es1，环境试验箱工作空间的水汽压为E1，环境试验箱工作空间的相对湿度为U1，测量室温度为t2，t2对应的饱和水汽压为Es2，测量室的水汽压为E2，测量室相对湿度为U2。
其中，测量室的气压和环境试验箱工作空间的气压相等，水汽压也相等，即E1等于E2，则根据相对湿度定义，有下列算式：
U1＝(E1/Es1)×100％
U2＝(E2/Es2)×100％
由上述算式容易得到U1的计算公式为：
U1＝(U2×Es2/Es1)×100％
因此，根据t1、t2查找标准的饱和水汽压表或通过饱和水气压计算公式，得到对应的饱和水汽压Es1、Es2后，将Es1、Es2和测量得到U2一起代入U1的计算公式中，即可通过计算得到环境试验箱工作空间相对湿度U1。
其中，所述饱和水气压计算公式(适用温度范围-45℃～60℃)具体为：
Es＝6.112exp[17.62t/(243.12+t)]
式中，Es为饱和水气压，单位hPa，t为环境温度，单位℃。
进一步的，所述装置的各部件采用绝热材料包裹。
采用绝热材料包裹测量装置，能够避免测量装置与外界之间的热量交换，防止热量直接传递给环境试验箱工作空间，达到不影响环境试验箱温湿度控制精度的目的。
最后，通过一个实际的测量例子进一步说明本实用新型测量负温相对湿度的原理：
首先，通过第一温度传感器1测得环境试验箱工作空间温度为t1＝-15℃，则根据所述饱和水气压计算公式可知，t1对应的饱和水汽压为：
Es1＝6.112exp[17.62t1/(243.12+t1)]＝1.919(hPa)
随后，在控制单元10接收到环境试验箱控制中心的测量启动信号后，控制单元10调节加热器8的电热丝发热功率，使负温湿空气被加热后的升温幅度约为15℃。
然后，通过第二温度传感器2测得测量室温度t2＝1℃，则根据所述饱和水气压计算公式可知，t2对应的饱和水汽压为：
Es2＝6.112exp[17.62t2/(243.12+t2)]＝6.569(hPa)
同时，通过湿度传感器3测得测量室相对湿度U2＝25％。
最后，根据U2、Es1以及Es2计算环境试验箱工作空间相对湿度U1为：
U1＝(U2×Es2/Es1)×100％≈86％
与现有技术相比，本实用新型通过加热负温湿空气，同时通过控制单元把电热丝发热功率信息上传给环境试验箱的控制中心，以使控制中心把电热丝发热量当作试验样品发热量来处理，能够在不影响环境试验箱温湿度控制精度的前提下，解决负温环境中电子式湿度传感器因表面结冰霜而无法正常工作的问题。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置，其特征在于，包括：第一温度传感器(1)、第二温度传感器(2)、湿度传感器(3)以及加热室(4)；
所述第一温度传感器(1)放置在待测湿度空间内；
所述第二温度传感器(2)与所述湿度传感器(3)均安装在所述加热室(4)内部；
所述加热室(4)包括一输入口及一输出口，所述输入口与所述输出口均与待测湿度空间连通。
2.根据权利要求1所述的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置，其特征在于，所述装置还包括：吸气软管(5)；
所述吸气软管(5)的一端与所述加热室(4)的输入口连通，另一端放置在所述待测湿度空间内。
3.根据权利要求1所述的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置，其特征在于，所述装置还包括：排气管(6)；
所述排气管(6)的一端与所述加热室(4)的输出口连通，另一端放置在环境试验箱的回风口附近；其中，所述回风口与所述待测湿度空间连通，所述回风口与所述待测湿度空间均位于所述环境试验箱内部。
4.根据权利要求3所述的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置，其特征在于，在所述排气管(6)与所述加热室(4)之间还包括：抽风机(7)；
所述抽风机(7)分别与所述加热室(4)的输出口和所述排气管连通。
5.根据权利要求1所述的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置，其特征在于，所述加热室(4)包括加热器(8)和测量室(9)，所述加热器(8)与所述测量室(9)相互连通。
6.根据权利要求5所述的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置，其特征在于，所述加热器(8)包括回形金属管及设置在所述回形金属管外表面的电热丝，所述回形金属管的输入口与所述加热室(4)的输入口连通，所述回形金属管的输出口与所述测量室(9)的输入口连通。
7.根据权利要求5所述的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置，其特征在于，所述测量室(9)内安装有所述第二温度传感器(2)与所述湿度传感器(3)，且所述测量室(9)的输出口与所述加热室(4)的输出口连通。
8.根据权利要求1所述的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置，其特征在于，所述装置还包括：控制单元(10)；
所述控制单元(10)分别与第一温度传感器(1)、第二温度传感器(2)以及湿度传感器(3)相连。
9.根据权利要求8所述的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置，其特征在于，所述控制单元(10)还与所述加热室(4)相连，用于控制所述加热室(4)的发热功率。
10.根据权利要求1所述的一种用于环境试验的负温相对湿度测量装置，其特征在于，所述装置的各部件采用绝热材料包裹。
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