專利名稱：一種利用聲速變化的超聲氣體相對濕度檢測方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及超聲波傳播速度測量的技術領域，具體涉及一種通過測量超聲波傳播速度來實現(xiàn)對氣體相對濕度的檢測方法及裝置。
背景技術：
氣體濕度反映的是氣體中水分的含量，是環(huán)境監(jiān)測中一個重要的參數(shù)指標。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門都需要經(jīng)常對環(huán)境的濕度進行測量和控制；在日常生活中，空氣濕度對人的健康也有著重要的影響，濕度的測量可以對人體舒適度作出衡量，從而提高人的舒適度，改善人類的生活環(huán)境?？梢?，對環(huán)境濕度的控制以
及對工業(yè)材料水份值的檢測與分析都已經(jīng)成為了比較普遍的技術要求之一。但是，在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，濕度是最難準確測量的一個參數(shù)。測量濕度要比測量溫度等參數(shù)要復雜得多。這是由于溫度是一個獨立的被測量，而濕度卻受到大氣壓強、溫度等因素的影響，而且，濕度的校準也是一個難題。目前測量濕度的方法有很多。人工操作的有毛發(fā)濕度計、干濕球濕度計、露點法等等。前兩種方法一般存在滯后和精度不高等固有缺點；露點法的成本高，而且需要專業(yè)的操作人員，并且對污染物敏感。電子測量最常見的是利用電容式濕度傳感器測量，比如利用電容式濕度傳感器測量的“用于確定氣體濕度的裝置和方法”(專利申請?zhí)?1812581. 6)、“溫濕度測量裝置”(專利號200920106276. 2)等。電容式傳感器缺點在于輸出具有非線性，并且寄生電容的影響往往降低傳感器的靈敏度，導致測量精度降低。而且目前的濕度測量裝置都必須把裝置放置于待測氣體中持續(xù)一定時間方能獲得較為精確的結果。針對目前現(xiàn)有的氣體濕度檢測方法和裝置的缺陷，本發(fā)明提出了一種全新的、基于聲學的測量氣體濕度的裝置，并且通過抽取待測樣本檢測的形式取代傳統(tǒng)的放置測量裝置于待測樣本中的方法。本發(fā)明的檢測方法新穎，裝置構造簡單，測量便捷，成本也比較低，使用范圍廣。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種利用聲速變化的超聲氣體相對濕度檢測方法及裝置。一種利用聲速變化的超聲氣體相對濕度檢測方法，其通過測量聲波在100%濕度、0%濕度和當前濕度條件下的傳播速度得到當前所監(jiān)測環(huán)境的相對濕度指數(shù)X = —-— X 100%
cIOO — cO其中，X代表待測環(huán)境的相對濕度，cT表示在待測環(huán)境中測得的聲波速度，C0表示濕度為0%時的聲波速度，C100表示濕度為100%時的聲波速度。進一步的，所述檢測方法中，通過駐波法測量設定頻率f 的正弦聲波在氣體中傳播時的波長\，進而計算出聲波的傳播速度。進一步的，所述檢測方法中，通過DSP信號發(fā)生器產(chǎn)生正弦信號，通過超聲波發(fā)射器SI轉換為聲波并向超聲波接收器S2發(fā)射，超聲波接收器S2把接收到的超聲波轉換成電壓信號，超聲波接收器S2在接收超聲波的同時還會反射一部分超聲波，并與超聲波發(fā)射器SI發(fā)出的超聲波產(chǎn)生定域干涉，根據(jù)波的干涉理論，當SI和S2之間距離L恰好為半波長的整數(shù)倍時，即
權利要求
1.一種利用聲速變化的超聲氣體相對濕度檢測方法，其特征在于通過測量聲波在100%濕度、0%濕度和當前濕度條件下的傳播速度得到當前所監(jiān)測環(huán)境的相對濕度指數(shù)
2.根據(jù)權利要求1所述的利用聲速變化的超聲氣體相對濕度檢測方法，其特征在于通過駐波法測量設定頻率f的正弦聲波在氣體中傳播時的波長、，進而計算出聲波的傳播速度。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用聲速變化的超聲氣體相對濕度檢測方法，其特征在于通過DSP信號發(fā)生器產(chǎn)生正弦信號，通過超聲波發(fā)射器SI轉換為聲波并向超聲波接收器S2發(fā)射，超聲波接收器S2把接收到的超聲波轉換成電壓信號，超聲波接收器S2在接收超聲波的同時還會反射一部分超聲波，并與超聲波發(fā)射器SI發(fā)出的超聲波產(chǎn)生定域干涉,根據(jù)波的干涉理論，當SI和S2之間距離L恰好為半波長的整數(shù)倍時，即
4.實現(xiàn)權利要求1 3任一項所述檢測方法的裝置，其特征在于包控制顯示模塊和測量腔，其中，控制顯示模塊包括DSP控制模塊、顯示模塊和電源模塊；所述DSP控制模塊與電源模塊和顯示模塊連接，DSP控制模塊還與測量腔中的超聲波發(fā)射器和超聲波接收器連接，所述DSP控制模塊用于產(chǎn)生固定頻率超聲波信號供超聲波發(fā)射器發(fā)射，控制超聲波接收器的移動，并進行運算處理；數(shù)碼管顯示模塊主要是把DSP控制模塊運算的結果顯示在顯示模塊上；電源模塊負責整個裝置的電力供給。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于還包括與DSP控制模塊連接的USB輸出模塊，USB輸出模 塊負責把測量得到的數(shù)據(jù)導入到計算機等設備中。
6.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于測量腔包括腔體，腔體一端設有用于抽取樣本氣體的活塞，活塞內側面測設超聲發(fā)射器，腔體中還設有可滑動的超聲接收器，腔體的另一端由蓋子密封。
7.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于所述腔體內還設有一個超聲加濕器E，用于以保證腔體內濕度達到100%。
8.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于所述腔體中還包括在0%濕度條件下用于確保腔體內部氣體完全干燥的透氣膜F，透氣膜F放置在腔體出口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用聲速變化的超聲氣體相對濕度檢測方法及裝置，所述檢測方法通過測量聲波在100%濕度、0%濕度和當前濕度條件下的傳播速度得到當前所監(jiān)測環(huán)境的相對濕度指數(shù)。檢測裝置包控制顯示模塊和測量腔，其中，控制顯示模塊包括DSP控制模塊、顯示模塊和電源模塊；所述DSP控制模塊用于產(chǎn)生固定頻率超聲波信號供超聲波發(fā)射器發(fā)射，控制超聲波接收器的移動，并進行運算處理；數(shù)碼管顯示模塊主要是把DSP控制模塊運算的結果顯示在顯示模塊上；電源模塊負責整個裝置的電力供給。本發(fā)明具有對測量環(huán)境要求低，儀器價格便宜，測量方便快捷，測量結果準確、可靠等優(yōu)點，有著重要的實際應用價值。
文檔編號G01N29/024GK102980941SQ20121048806
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權日2012年11月26日
發(fā)明者寧更新, 葉家恒, 韋崗, 聶文斐 申請人:華南理工大學