负温环境相对湿度发生器研制

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负 温 环 境 相 对 湿 度 发 生 器 研 制吕国义 ，周庆福 ，巩 娟 ，何 萌 ，顾继承(中国航空工业集团公司 北京长城计量测试技术研究所，北京 100095)[摘 要]文章主要介绍负温环境湿度发生器研制，该发生器在原理上采用双温双压法，通过设定所需环境温度 (负温)和相对湿度，计算出其对应的露点值，设定饱和器的内部压力和外部温度，从而产生设定温度条件下的相对湿度样气。

[关键词]湿度；湿度发生器；负温湿度发生器；露点 ；霜点；相对湿度[中图分类号]TH765 [文献标识码]B 【文章编号]1002—1183(2013)05-0040—02负温相对湿度测量是测湿过程中比较特殊的部分，尤其是在气象领域的高空探测中，另外在武器弹药存放以及电子仪器设备环境试验的模拟运输和储存过程中等都涉及到负温环境下的相对湿度测量。

考虑到上述环境中负温相对湿度测量的重要性，其中用到的湿度传感器就必须定期校准，确保其测量准确可靠。因此为了解决上述环境使用传感器的校准问题 ，提出了研制负温条件下的相对湿度发生器，通过精密露点仪和精密测温仪作为标准，开展负温环境下湿度传感器的校准工作。本文在写作中参考了文献[1] 一文献 [4]。

l 湿度发生器原理结构1．1 湿度发生器实现原理本负温相对湿度发生器在原理上采用双温双压法，其组成主要由气源系统、载气干燥系统、饱和器系统、换热器系统、测试腔、恒温系统以及温度和压力控制及采集系统，设备的控制原理如图1所示。

． ． 流量 流量． 塑具体装置示意图如图2所示。

1．2 工作过程发生器根据设定的相对湿度和测试室温度计算需要产生气体的露点／霜点值，具体过程如下，假设测试室温度为t，设定相对湿度值为常用的饱和水蒸气压公式为如下两个对于水面饱和水汽压1．无油空气压缩机；2，3．恒温槽；4．换热饱和器室；5．换热器；6．测量室；7．质量流量控制器；8．压力传感器；9．铂电阻温度计；10．压力调节阀图2 负温相对湿度发生器装置示意图In e =(10．286t一2148．4909)／(t一35·85)对于冰面饱和水汽压In e =12．5633—2670．59／t根据上述公式可以得到 t温度下对应的饱和水蒸气压力值即e (t)，根据相对湿度公式，= ( )枷求出 (0)：通过查阅文献，如得到饱和水气压公式，则其对应的露点或霜点温度值，公示如下． ． ． ． 243．121n(％／611．12) 在水面上
：ta 未在 一45～+60clC温度范围内，露点值td的不确定度为 ±0．04℃。

在冰面上：t = 272．621n(el~611．2)2——2—
．
— —
4—6——-—In—( —e—／—6 —1—1—． 2——)在 一65～0．01℃温度范围内，霜点值 a的不确定度为 ±0．08％。

昙 2目01自2- (1—9279-1 舅j了宁庄河人，高级工程师，毕业于北京科技大学，从事湿湿度专业计量科研~ -广'lH o者简 明义 )’ 辽 ’ ’ ‘
vo1．23 No．5· 40· ? 一MEASUREMENT EQUIPMENT AND APP LICATION 重 旦通过上面的公式计算出产生气体的露点／霜点值后 ，控制系统发送指令给前端气源使其产生相应的露点／霜点样气，主要是通过调节饱和器的压力和饱和器的温度。

2 性能测试湿度发生器性能测试主要是确定其示值误差，保证其满足传感 器的校准使用要求。具体测试点位一 2OcC条件下的 1O％RH、30％RH、50％RH、70％RH、90％RH共 5个点，测试方法为采用精密露点仪和精密测温仪相结合的办法，通过两者测试的温度值换算成相对湿度与发生器显示的相对湿度值进行比较，确定其最终的示值误差。

精密露点仪选用瑞士 MBW公司的型号为 373的露点仪，其露点范围为 一95～+20~C，最大允许误差为0．15℃；测温仪采用美国Fluke公司的1529型号测温仪，配接标准铂电阻温度计，测试温度最大允许误差优于 ±0．01℃。具体测试结果如表 1。

表 1 湿度发生器测试结果表从表 1的数据看，该湿度发生器在 一20~C下发生的样气，其温度指示误差不超过 ±0．15℃，相对湿度误差不超过 ±1％RH，总体看数据测试指标较好 ，但在 一20oC 90％RH下其误差与之前四个点有较大差异，误差有负偏差变向正偏差，同时数值也高于之前的数值，可以看出饱和器在高湿饱和度方面存在一定问题，仍需改进。

3 小结通过对湿度发生器的原理及工作过程介绍以及测试的实验数据，表明该湿度发生器性能稳定可靠，可以开展实际校准工作，同时在今后的工作中将会进一步开展更低温环境下的相对湿度测量技术研究，确保并满足在气象探、狈0和武器弹药贮存过程中所用湿度传感器或湿度测试仪的计量需要。

[参考文献][1]廖理．热学计量 [M]．北京：原子能出版社，2002.

[2]李英干，范金鹏 ．湿度测量 [M]．北京：气象出版社，1990.

[3]张文东，丁逸民．高温精密湿度发生装置 [J]．上海计量测试 ．1999，(03)：8—9.

[4]JJG 499-2004，精密露点仪检定规程 [s].

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