一种新型渗透法标准湿度发生器

    0　引言

    科学技术的快速发展,使得低湿的准确测量日益受到人们关注。例如,某型号上用于作为制冷的压缩空气,其露点温度要求不低于-55℃,否则可能因结冰而堵塞节流膨胀阀,致使设备功能失效。鉴于此,各国都在不断更新并改造其低湿测量仪表,如VAISA-LA公司的242型露点变送器、SHAW公司的DSP-Ex在线露点仪等。这些仪器因其可以连续检测、使用方便、低湿灵敏度好等特点,已被广泛用作现场过程检测控制仪器。但这些设备在长期使用后测量值会产生漂移,露点越低,漂移越严重,而用户最关心的往往是仪器低湿测量的准确度。因此,这类仪器需要定期校准。许多行业,尤其在国防军工行业,为了保证科研及实验工作正常可靠地进行,要求能够现场校准。目前,低湿测量设备现场校准缺乏操作简单、快速、便于携带的标准湿度发生器,用户希望得到露点温度范围为-60~-30℃,允许误差≥0·5℃,适用于现场校准的标准湿度发生器。

    1　发生器原理

    当前,低湿测量领域的湿度发生器基于的原理有许多,如双温双压法、混合法、渗透法等。渗透法湿度发生器同其它方法相比,具有结构简单、体积小、便于携带、易于量值传递、价廉、操作方便等优点[1],准确度能满足一般湿度测量仪器的检定要求。

    从本质上说,渗透法湿度发生器也属于混合法湿度发生器的范畴,其输出的量值准确度主要由流量计和渗透管的性能决定。随着仪器仪表技术的迅速发展,流量计准确度较以前大大提高,温度控制技术成熟,渗透管原材料的抗老化性能更优,因此,渗透法湿度发生器逐渐发展成为一种常用的湿度标准器。

    根据渗透管的渗透方式,可将渗透法湿度发生器分为两种类型;向内渗透,即水气由管外向管内渗透,称为外渗式湿度发生器,适用于产生露点温度范围为-30~0℃的标准湿气;向外渗透,即水气由管内向管外渗透,称为内渗式湿度发生器,适用于产生露点温度范围为-60~-30℃的标准湿气。

    内渗式渗透法湿度发生器是由在恒温的渗透室内放置一定渗透率的渗透管,水气由渗透管内向外渗透,该发生器工作时,干载气以一定流速通过该渗透室,把渗透管在100℃下渗出的水气全部载带出来,产生一定湿度值的标准湿气。原理如图1所示。

    该湿度发生器可通过改变载气流量或更换不同渗透率的渗透管来改变渗透法湿度发生器输出的标准湿气。

    2　发生器构造设计

    渗透法标准湿度发生器由恒温室、温度控制系统和湿气显示系统三部分组成。其中恒温室是发生器的核心部分,由渗透管、弹簧支架、渗透室组成。设计时,恒温室外壳采用质量轻、导热系数较大的铝质材料,内壁涂以保护层,外层包覆保温材料,以保证恒温室温度控制精度。渗透室内直径大于50 mm,有效长度大于20 mm,以保证渗透室内部有足够的空间,让载气与渗出的水充分接触并混合。