專利名稱:簡易可調(diào)恒濕發(fā)生裝置的制作方法
本發(fā)明是一種簡易可調(diào)恒濕發(fā)生裝置，可至少在-130℃至+60℃溫度范圍內(nèi)發(fā)生任一指定溫度下的從接近0%直到100%的恒定相對濕度，也可以發(fā)生從-130℃露點(diǎn)至+60℃露點(diǎn)范圍內(nèi)任一恒定的絕對濕度。
濕度傳感器技術(shù)及濕敏元件的發(fā)展，必須要有可調(diào)恒定濕度發(fā)生裝置，以完成對傳感器的定量校正和某些性能測試。這種裝置通?？煞窒鄬穸燃敖^對濕度發(fā)生裝置兩類。
雙壓法系統(tǒng)、雙溫法系統(tǒng)、六角箱系統(tǒng)、飽和鹽溶液系統(tǒng)以及對流混合裝置等，基本上都屬于相對濕度發(fā)生裝置。其中雙壓法、雙溫法系統(tǒng)比較準(zhǔn)確，但設(shè)備龐大復(fù)雜，對濕度傳感器校正費(fèi)時耗資，不易為一般實(shí)驗(yàn)室所采用;且其發(fā)生的絕對濕度范圍較窄，不宜作為絕對濕度傳感器、尤其不可能作為低霜點(diǎn)濕度傳感器的校正定標(biāo)裝置。六角箱系統(tǒng)使用方便，但不太準(zhǔn)確，且只能用于室溫下的校正。飽和鹽溶液系統(tǒng)使用不便;即使是同類鹽飽和溶液，其飽和蒸汽壓也因制造廠家或純度不同而不盡相同。對流混合濕度發(fā)生器(T.Ashworth et al，R.Sci.Instr.，48，2，1595，1977)雖可發(fā)生低溫度下的各種恒定相對濕度，但這是通過改變被校傳感器所處溫度來達(dá)到的;若要調(diào)節(jié)絕對濕度，就必須掉換冷源，不太實(shí)用。
除此外，還有各種型式的相對濕度發(fā)生器可用于濕度計(jì)和濕度傳感器的定量校正，但大都只限于空氣濕度計(jì)的校正，且其機(jī)理也多為鹽飽和溶液法(如西德專利2247505;蘇聯(lián)專利1056120等)以及干、濕氣混合法(如蘇聯(lián)專利792022;蘇聯(lián)專利1061097等)。
絕對濕度發(fā)生器大致有以下幾種1.低霜點(diǎn)濕度發(fā)生器(L.Greenspan，J.R.NBS，see.A，77(A)，671，1973)。該裝置可發(fā)生-130℃～-30℃露點(diǎn)溫度的恒定濕度，也比較精密;但是結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜、昂貴，操作十分麻煩;且其賴以作為冷源的有機(jī)混合液具有相當(dāng)毒性。另外其發(fā)生的濕度上限太低(-30℃露點(diǎn))，難以發(fā)生更高的濕度，應(yīng)用有一定限制。
2.干、濕氣體積稀釋-標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)儀法(O.Cucchiara，Analysis Instr.，Vol.17，182，1979)。這類裝置比較簡單，使用方便，是一種校正范圍甚寬的動態(tài)校正法。但其不能發(fā)生恒定的相對濕度，且其所發(fā)生的絕對濕度的確切數(shù)值必須由標(biāo)準(zhǔn)濕度計(jì)(如全自動光電露點(diǎn)儀等)監(jiān)視，因而難以任意控制。
另一種裝置也可歸結(jié)為干、濕氣混流裝置(蘇聯(lián)專利375610，642667)，可以發(fā)生-60℃～+20℃露點(diǎn)的絕對濕度，也可發(fā)生-30℃～+90℃下的各種相對濕度。但結(jié)構(gòu)也很龐雜。
3.干燥劑法。該法設(shè)備簡單，使用方便;但不能發(fā)生相對濕度;所發(fā)生的絕對濕度完全由所用干燥劑在各使用溫度下的本征值決定，不能隨意變化。各廠家出產(chǎn)的同類干燥劑的本征值會有很大不同，必須分別予以測定，而標(biāo)定干燥劑的本征值本身就十分麻煩。近年來已不大為人采用。
4.低濕發(fā)生器(R.T.Mator，Analysis Instr.，Vol.12，125，1974)。這是一種綜合了稀釋法與低霜點(diǎn)飽和發(fā)生器法的一種動態(tài)校正方法，使用方便;只是對氣體的壓力、流速、飽和器的溫度都必須控制得十分精確，而且需要有相當(dāng)充分的熱交換系統(tǒng)，整個裝置也因而比較龐大。該法不能發(fā)生可調(diào)恒定的相對濕度。
本發(fā)明的目的是提供一種性能可靠、功能較全、使用方便的簡易可調(diào)恒濕發(fā)生器，既可發(fā)生-130℃露點(diǎn)至+60℃露點(diǎn)范圍內(nèi)的任一恒定絕對濕度，又可發(fā)生上述溫度范圍內(nèi)任一溫度下0%～100%的全程可調(diào)恒定相對濕度，可用于各種濕度傳感器和濕敏元件的定量校正和某些性能測試。
本發(fā)明的恒濕發(fā)生裝置由三層金屬容器構(gòu)成。外層容器全部浸沒在冷卻介質(zhì)中，所用冷卻介質(zhì)視不同要求而異，如液氮、干冰、冰水混合物等。中間層容器為一充分密閉的容器，并可加熱、控溫。該層底部裝有少量水，以使其內(nèi)部空間氣相保持某一恒定的絕對濕度(該容器溫度時的飽和水蒸汽壓)。裝置的內(nèi)層為中空(無底無蓋)的園筒，也可以加熱、控溫，以使內(nèi)層空間能有一恒定的溫度區(qū)域，該溫度與被校傳感器或濕敏元件的使用溫度相一致。被校濕度傳感器或濕敏元件就置于這一溫度區(qū)域中。在外層與中間層之間保持真空;中間層容器用不銹鋼練(最好是非金屬線)騰空懸掛在外層容器的頂板上;內(nèi)層中空園筒則用聚四氟乙烯托架擱在中間層容器的底部，這樣，三層容器間的熱傳導(dǎo)就減到最小程度。
以下結(jié)合附圖提出一種實(shí)施方法。
附圖為本發(fā)明恒濕發(fā)生器剖面圖。該恒濕發(fā)生器由三層同心金屬容器組成。最外層1由薄壁紫銅做成，上部蓋子10由不銹鋼制成，中間用密封墊圈9密封。整個容器全部浸沒在冷卻介質(zhì)28之中。冷卻介質(zhì)視所需控溫范圍而異，可以是液氮、干冰或冰水混合物。第二層2，是用厚壁紫銅做成的密閉容器(金屬密封圈6)，頂蓋7上用不銹鋼練(最好是用非金屬線)8騰空懸掛在1的蓋子10上面。厚壁紫銅內(nèi)裝有內(nèi)熱式電熱絲22，由外電源加熱并由pt電阻熱電隅4控溫。電加熱熱量與通過外套1傳入的冷量達(dá)到平衡時，就能在容器2以及整個2內(nèi)壁保持某一恒定溫度(可以在-130℃～+60℃間自由調(diào)節(jié)，并由熱電隅21測溫)。2的底部裝有少量水26;其頂部開有窗口，用密封插座17將所校傳感器23裝入內(nèi)腔。這第二層容器必須盡量密封，不允許有漏氣。第三層3，即內(nèi)層，是由厚壁紫銅制成的園筒，上無蓋下無底;厚壁內(nèi)也裝有內(nèi)熱式電熱絲18，由pt電阻熱電隅24控溫，使第三層及內(nèi)層空間保持某一恒定溫度(例如+20℃或+25℃可由熱隅5測得)。這一層園筒3用絕熱襯墊托架25擱在容器2的底部，與2呈絕熱狀態(tài)。
第1、2層容器間接上真空管道11，以使兩層間夾以絕熱保溫層。所有第2、3層的控溫(4、24)、測溫(5、21)電隅引線、外電源引出線(18、27)、所校傳感器23的電極引出線均由裝置頂圈12中的密封插座14(密封圈13)以及壓有金屬板15的密封墊片16中引出，其中內(nèi)層3的控、測溫和加熱電源引線先經(jīng)壓緊螺母19下的密封墊片20中穿出后再由裝置頂部引出。30為被校元件電參數(shù)測試儀;31為測溫儀表。
密閉容器2和園筒3各有一套控溫系統(tǒng)，由pt電阻熱電隅4、24作控溫元件，由經(jīng)改裝的702溫度控制器29控溫。外電源通過控溫系統(tǒng)29將一定功率輸入2中的加熱器22;由于第1、2層容器間的傳導(dǎo)傳熱甚少，所以只有很小部份熱量以幅射形式通過1而耗散在液氮28之中。經(jīng)過一定時間，容器2與周圍環(huán)境就會建立起熱的動態(tài)平衡而穩(wěn)定在某一事先設(shè)定好的溫度上?？販叵到y(tǒng)同時使金屬園筒3及其內(nèi)部局部空間保持在常溫(+20～25℃)或所校傳感器日后的使用溫度上。由于容器2完全密閉，其底部的少量水26也基本上處于和容器2內(nèi)壁相同的溫度，因此整個內(nèi)部空間氣相中的絕對濕度就相等于容器2內(nèi)壁溫度(即底部冰或水層表面溫度)下的飽和蒸汽壓;盡管金屬園筒3及其內(nèi)腔空間溫度保持在常溫，但其內(nèi)腔空間的絕對濕度也仍然等于上述飽和水蒸汽壓。
通常，容器2及其內(nèi)腔空間的溫度在-130℃～+60℃間可調(diào)，而金屬園筒3及其內(nèi)腔空間溫度往往保持在高出容器2所用的上限溫度10度左右，因此兩者溫差甚殊;氣相介質(zhì)就會因受熱而從金屬園筒3內(nèi)部上升，因冷卻而沿容器2的內(nèi)壁下沉，從而引起比較強(qiáng)烈的熱對流，使整個容器2內(nèi)腔空間氣相的絕對濕度達(dá)到比較均勻的程度。
這樣，如果改變?nèi)萜?的溫度而保持金屬園筒3的溫度不變，就可以得到某溫度下的一系列恒定絕對溫度，并可發(fā)生某溫度下從接近0%直到100%的恒定相對濕度空間;而如果改變金屬園筒3的溫度，則又可以得到各種不同環(huán)境溫度下的一系列可調(diào)恒定絕對濕度、相對濕度空間。將所校濕度傳感器置入金屬園筒3內(nèi)腔空間，由濕度測試儀30記錄各濕度下的穩(wěn)定響應(yīng)值，即可達(dá)到定量校正和某些性能(如濕度傳感器的溫度系數(shù)、穩(wěn)定性、重復(fù)性等)測試的目的。
使用本發(fā)明恒濕發(fā)生器，一次可校正5～10個以上的濕度傳感器或濕敏元件。
本發(fā)明裝置簡單、使用方便，可形成各種溫度下的各種恒濕空間(包括高濕、低濕范圍的各種絕對濕度和相對濕度)，可一次完成多個濕度傳感器的定量校正和某些性能測試而無需標(biāo)準(zhǔn)濕度計(jì)(儀)進(jìn)行監(jiān)視。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種簡易恒濕發(fā)生裝置，它由一個浸沒在冷卻介質(zhì)中的含少量水的容器構(gòu)成，容器內(nèi)有改變溫度用的加熱電爐。本發(fā)明的特征是整個裝置由三層彼此基本絕熱的同心金屬容器所組成；外層浸沒在冷卻介質(zhì)中；中間層和內(nèi)層的溫度可以同時分別控制與調(diào)節(jié)。
2.按權(quán)利要求
1所述的恒濕發(fā)生裝置，其特征是外層容器為薄壁紫銅做成，上部蓋子用不銹鋼制成、兩者之間采用密封圈密封;中間層容器用厚壁紫銅制成密閉容器，用不銹鋼練(最好是非金屬線)懸掛在外層容器的頂蓋上，底部存有少量水，中間層容器的頂蓋上開有窗、孔，通過密封插座置入被校濕度傳感器或濕敏元件，從被壓緊螺母所緊壓的密封墊片中引出各種引線和熱電隅。中層容器用金屬墊圈密封，外層與中間層容器之間則抽真空;內(nèi)層容器為無蓋無底的厚壁紫銅園筒，用絕熱托架(如聚四氟乙烯)擱在中間層容器的底部。中間層與內(nèi)層容器厚壁內(nèi)均裝有加熱電熱絲，均有控、測溫?zé)犭娪纭?br>3.按權(quán)利要求
1或2所述的恒濕發(fā)生裝置，其中間層容器的溫度可以在-130℃～+60℃之間自由調(diào)節(jié)、控制;其內(nèi)層容器的溫度可以調(diào)節(jié)、控制在-120℃～+70℃范圍內(nèi)。
專利摘要
本發(fā)明是一種簡易可調(diào)恒濕發(fā)生裝置，它由三層彼此絕熱的同心金屬容器組成。外層容器浸入恒定冷源中。中間層容器為含有少量水的密閉容器。中、內(nèi)層容器的溫度可以調(diào)節(jié)、控制。本發(fā)明可在各種恒定內(nèi)層溫度或所校濕度傳感器實(shí)際使用溫度下，發(fā)生出從-130℃～+60℃露點(diǎn)范圍內(nèi)任一所需的恒定絕對濕度和從接近0％至100％的恒定相對濕度。
文檔編號G01W1/18GK85105259SQ85105259
公開日1987年1月7日 申請日期1985年7月6日
發(fā)明者駱如枋 申請人:中國科學(xué)院上海冶金研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan