环境试验设备湿度的测量及控制概述
恒温恒湿试验箱作业指导书

恒温恒湿试验箱作业指导书【实用版】目录1.恒温恒湿试验箱的概述2.恒温恒湿试验箱的工作原理3.恒温恒湿试验箱的操作步骤4.恒温恒湿试验箱的维护保养5.恒温恒湿试验箱的注意事项6.恒温恒湿试验箱的常见故障与排除方法正文一、恒温恒湿试验箱的概述恒温恒湿试验箱是一种模拟各种温湿度环境的试验设备,适用于检测电子、电器、食品、汽车、橡胶、塑料胶、金属、印顺制品、家具制品等产品。
恒温恒湿试验箱具有自主设计、制造大型非标准复杂试验设备的成熟经验和安装能力,产品技术和质量在国内处于领先水平。
二、恒温恒湿试验箱的工作原理恒温恒湿试验箱通过制冷系统将空气中的热量吸收,使空气降温,并通过加湿系统将水蒸气注入空气中,以保持空气的湿度。
通过恒温恒湿试验箱内部的温度和湿度传感器,实时监测箱内温度和湿度,并通过控制器调整制冷和加湿系统的工作状态,以保持箱内温湿度的恒定。
三、恒温恒湿试验箱的操作步骤1.准备工作:检查恒温恒湿试验箱是否完好,箱内物品是否摆放整齐,温度和湿度传感器是否正常。
2.开机操作:打开恒温恒湿试验箱的电源开关,启动控制器,使设备进入工作状态。
3.设置参数:根据试验需要,设置恒温恒湿试验箱的温度和湿度范围,以及试验时间。
4.放入试样:将待检测的样品放入恒温恒湿试验箱内,关闭箱门。
5.开始试验:按下试验开始按钮,恒温恒湿试验箱开始工作。
6.试验结束:试验结束后,取出试样,关闭恒温恒湿试验箱电源,清理箱内物品。
四、恒温恒湿试验箱的维护保养1.定期检查恒温恒湿试验箱的制冷系统、加湿系统、温度和湿度传感器等部件,确保其正常工作。
2.清洁恒温恒湿试验箱内部,避免灰尘和污垢影响设备性能。
3.保持恒温恒湿试验箱外部清洁,避免腐蚀和损坏设备表面。
五、恒温恒湿试验箱的注意事项1.使用恒温恒湿试验箱时,应确保设备接地良好,避免触电事故。
2.试验过程中,不要打开恒温恒湿试验箱门,以免影响试验结果。
3.非专业人员不得拆卸恒温恒湿试验箱,以免损坏设备。
温湿度计检定规程

JJG中华人民共和国国家计量检定规程 JJG 205 -××××机械式温湿度计(报审稿)Mechanical Thermo-hygrometers××××-××-××发布××××-××-××实施国家质量监督检验检疫总局发布本规程经国家质量监督检验检疫总局于××××年××月××日批准,并自××××年××月××日起施行。
归口单位:全国物理化学计量技术委员会起草单位:上海市计量测试技术研究院本规程委托全国物理化学计量技术委员会负责解释机械式温湿度计检定规程Verification Regulation of Mechanical Thermo Hygrometers本规程主要起草人:张文东(上海市计量测试技术研究院)参加起草人:王国衍(上海市计量测试技术研究院)张丽芳(上海市计量测试技术研究院)目录1 范围2 引用文献3术语3.1机械式湿度计3.2机械式温湿度计4 概述5 计量性能要求5.1 示值误差5.2 温度回差/湿滞误差5.3重复性5.4温度影响6 通用技术要求6.1 外表6.2 指针式温湿度计的通用技术要求6.3 记录式温湿度计的通用技术要求6.4 其它7 计量器具控制7.1 检定条件7.2 检定项目7.3 检定方法7.4 检定结果的处理7.5 检定周期附录 A 检定记录格式附录 B 检定证书内页格式附录 C 温湿度箱的温湿度均匀度、波动度测试方法机械式温湿度计检定规程1范围本规程适用于测量范围在5℃~50℃、30%RH~95%RH的机械式温湿度计和机械式湿度计(以下简称温湿度计和湿度计)的首次检定、后续检定和使用中检验。
盐雾试验机操作作业指导书

盐雾试验机操作作业指导书引言概述:盐雾试验机是一种常用于测试材料和产品耐腐蚀性能的设备。
本文将详细介绍盐雾试验机的操作作业指导,包括设备准备、操作步骤、注意事项和数据记录等内容。
一、设备准备1.1 温度和湿度控制- 在进行盐雾试验之前,首先要确保试验室内的温度和湿度能够稳定控制。
温度一般控制在35℃至50℃之间,湿度控制在95%以上。
- 检查试验机的温度和湿度控制系统是否正常工作,确保能够精确控制试验环境。
1.2 盐水制备- 准备盐水溶液,一般使用3.5%浓度的氯化钠溶液。
按照一定比例将氯化钠溶解在纯净水中,搅拌均匀。
- 检查盐水制备设备,确保盐水溶液的浓度和纯度符合要求。
1.3 样品准备- 根据试验需求,选择适当的样品进行盐雾试验。
样品应具有代表性,并按照试验标准进行制备和处理。
- 清洗样品表面,确保没有任何杂质和污垢。
对于金属样品,可以进行表面处理,如抛光、喷涂等。
二、操作步骤2.1 样品安装- 将样品安装在试验机的样品架上,确保样品与盐雾喷雾的距离适当。
样品之间应保持一定的间距,以免相互影响。
- 样品安装后,检查样品是否牢固固定,避免在试验过程中发生松动或掉落。
2.2 试验参数设置- 根据试验要求,设置试验机的参数,包括试验时间、喷雾时间、喷雾间隔等。
确保参数设置正确,以保证试验的准确性。
- 如果需要对样品进行周期性喷雾和干燥,还需设置喷雾和干燥时间的循环周期。
2.3 试验开始- 打开试验机的电源,启动试验机的控制系统。
根据设备要求,选择合适的试验模式,如连续喷雾、间歇喷雾等。
- 确认试验机的喷雾系统正常工作,盐雾能够均匀喷洒在样品表面。
三、注意事项3.1 安全操作- 在操作试验机时,应注意安全事项,如穿戴防护眼镜、手套等个人防护装备,避免盐雾对人体造成伤害。
- 确保试验机的电源和电气设备接地良好,避免发生电击事故。
3.2 维护保养- 定期对试验机进行维护保养,包括清洁喷雾系统、检查控制系统、更换损坏的零部件等。
温湿度计检定总结几点体会

温湿度计检定(jiǎndìng)总结几点体会温湿度计检定(jiǎndìng)总结几点体会温湿度计检定总结(zǒngjié)几点体会近年来,各类温湿度计的检定(jiǎndìng)数量在逐年递增,且都按JJG205-2022《机械式干湿温度计》检定规程进行检定。
笔者通过日常的实际工作,在该类计量器具(qìjù)的检定方面总结了几点体会,在此提出供广阔同仁交流探讨。
一、干、湿球温度计的固定问题干湿温度计自身的干、湿球温度计并不像普通玻璃液体温度计一样具有刻度,它是通过固定扣固定在标有温度数值的面板上,通过观看温度计的水银柱所对应的温度面板的温度值来读取数值的。
如果固定扣出现松动,那么原本出厂时固定好〔标定好〕的温度计就会因人为因素〔拿取或搬动〕出现下降或上升现象,一旦温度计出现下降或上升现象,那么该支温度计自然就会出现巨大的误差,从而导致读取的温度以及相对湿度失准。
要防止这种现象,笔者建议:首先,在日常检定工作中应多观察被检干、湿球温度计的实际状况;可以用手轻轻上下推动干、湿球温度计,假设发现固定扣的牢固度较好就可以开展检定。
假设发现固定扣出现了松动〔干、湿球温度计可以上下滑动〕,那么应该用检定合格的温、湿度计作为初步参考,拆卸开干湿温度计的后面板后重新固定出现松动的干〔或湿〕球温度计,待固定好后再进行检定。
其次,为方便企业自查以及在后续检定时更直观地观察被检干、湿球温度计是否出现滑动,可在每台检定合格的干湿温度计的温度面板上,对干、湿球温度计的最上部位置作出明显标注或者直接用胶将其粘牢。
二、干、湿球温度计的时间常数问题干湿温度计按感温介质大致分为水银介质和有机液体介质两种。
介质不一样其时间常数就会不一致,另外,同样是一种介质的干湿温度计有时也会出现干、湿球温度响应时间不一致。
按JJG205-2022的要求进行检定时,在第一个检定点〔15℃〕有时会出现局部被检器具示值超差的现象,起初笔者判定其为不合格,但随着对20℃、30℃检定点的继续检定,该温度计的温度示值误差又回到了合格范围内。
环境试验箱检定规程

环境试验箱检定规程1. 引言环境试验箱是一种用于模拟各种环境条件的设备,常用于电子产品、汽车零部件、航天航空等领域的试验和研发。
为了保证环境试验箱的准确性和可靠性,需要进行定期的检定。
本文将介绍环境试验箱检定规程,包括检定目的、检定内容、检定方法和结果评定等。
2. 检定目的环境试验箱检定的目的是验证设备是否符合设计要求,以及确保其测试结果准确可靠。
通过检定可以发现设备存在的问题,并及时采取措施进行修复或校准。
3. 检定内容环境试验箱的检定内容包括以下几个方面:3.1 温度控制系统•检查温度传感器的准确性和稳定性;•测量温度控制系统在不同温度下的误差;•验证温度控制系统是否能够在规定范围内稳定控制温度。
3.2 湿度控制系统•检查湿度传感器的准确性和稳定性;•测量湿度控制系统在不同湿度下的误差;•验证湿度控制系统是否能够在规定范围内稳定控制湿度。
3.3 气压控制系统•检查气压传感器的准确性和稳定性;•测量气压控制系统在不同气压下的误差;•验证气压控制系统是否能够在规定范围内稳定控制气压。
3.4 温度分布均匀性•测量环境试验箱内不同位置的温度,并比较其差异;•根据温度分布均匀性要求,评估环境试验箱的性能。
3.5 湿度分布均匀性•测量环境试验箱内不同位置的湿度,并比较其差异;•根据湿度分布均匀性要求,评估环境试验箱的性能。
4. 检定方法环境试验箱的检定方法主要包括以下几个步骤:4.1 准备工作•清洁环境试验箱,确保其内部无杂质和污染物;•校准检测仪器,确保其准确性和稳定性;•检查环境试验箱的外观和安全装置,确保其正常运行。
4.2 温度检定•使用标准温度计校准环境试验箱的温度传感器;•将环境试验箱设置为不同的温度,并使用检测仪器测量实际温度;•计算环境试验箱的温度误差,并与规定要求进行比较。
4.3 湿度检定•使用标准湿度计校准环境试验箱的湿度传感器;•将环境试验箱设置为不同的湿度,并使用检测仪器测量实际湿度;•计算环境试验箱的湿度误差,并与规定要求进行比较。
浅析环境试验设备温度、湿度校准的结果表达

表 1 比较情况汇总表
比较 内容 校准原理
测 试 点 分布
J 10 2 03 J 1 0 F1
—
G ,5 7 . 2 0 、 BT 105 B I 1 0 —2 o /5 7 . 、 2 0 8G — 08 基本相 同
基 本 相 同
数 据 采 集 每 隔 2 n记 录 一 次 , 3mi 每 隔 l n记 录 一次 , 3 ri mi 在 0 n mi 在 0 n内 a 内共 记 录 1 5次 。 共记录 3 O次 。 温度/ 在稳定状态下, 相 显示温度/ 相对湿 在稳定状态下, 工作空间各测量点 对湿度偏 度平 均值与工作空 间中心点实 在规定 时间内实测最高温度, 相对 测值温度/ 相对湿度平均值的差 湿度和最低温度, 相对湿度与标称 值。 温度/ 对湿度的上下偏差。 相
示 误差 差。
别是不能体现极值; ②偏差和均匀度 的计算过程中都取 了平均 值, 大大优化 了测量结பைடு நூலகம் ; 仅 3个校准 结果的表达不 能准 确、 ③
完 整地 体现 设 备 的整 体运 行状 态 , 户 很 难 运 用 于 实 际 操 作 以 用 提 高实 验 有 效 性 。 这里 举一 个实例 , 先看 两组数 据及 处理 结果 ( 3 。 见表 )
JF 1 20 《 境 试 验 设 备 温 度 、 度 校 准 规 范》 20 J 10 — 0 3 环 1 湿 是 03 年 5月发布 、 9月实施的 , 主要针对于环境试验 设备温 度 、 湿度 计 量 性 能校 准 的一 份 国家 计 量 技 术规 范 。填补 了这 类 设 备 一 直 没 有 一 份 合 适 的计 量 规 程 规 范 的 空 白 , 设 备 的温 度 、 度 参 为 湿 数校准提供 了一套切实可行的校准方法 , 也为评 价这 一类 型设 备 的性能指标提供 了标准依据 。在此之前, 温湿度试验 设备一 直参考 G /5 7 BT 10系列 电工 电子产品环境试验设备检验标准实 施 检 测 ,而 JF 11 2 0 准 规 范 从 整 体 内容 上 看 与 这 套 标 J 10 — 0 3校 准 中 的 G 厂57 .— 9 6 温 度 试 验 设 备 ) C /5 7 .— 9 6 B r1 0 19 ( 2 和 BT 105 19 ( 热 试 验 设 备 ) 有 很 多 相 似 的 地 方 。G 厂5 7 湿 B 1 10系 列 标 准 在 1 20 0 8年 进 行 了 修 订 , 新 版 的 G /5 7 .— 0 8 G /57 .— BT 102 2 0 、 BT 105 20 0 8在原来的基础上 又补充 了新的检验项 目, 虽然有些未必适 用于计 量校准方面 ,但我们可 以通 过对 国标和 计量规 范的 比 较 ,看 出 JF 1 1 2 0 在校 准结果表达上存在着 一定的争议 . 10 — 0 3 I
环境试验设备温湿度校准新老规范的解析

环境试验设备温湿度校准新老规范的解析摘要:JJF 1101-2019《环境试验设备温度、湿度参数校准规范》现已正式实施。
文章对新老规范的正文内容进行了一个全面的比对,指出了新规范更改和新增的部分。
同时通过处理和计算校准所得到的数据,解析新规范中提出的校准方法。
关键字:环境试验设备;温度湿度参数;JJF 1101-2019Analysis of new and old Calibration Specification of EnviromentalTestingEquipment of Temperature and HumidityWangShuhui MaoXiaochen NieXiaoYe(Shanghai Institute of Measurement and Testing Technology,Shanghai 201203)Abstract: JJF 1101-2019 "Calibration Specification for Environmental Testing Equipment for Temperature and Humidity Parameters" has been officially implemented. The article carried out a comprehensive comparison of the body content of the new and old specifications, and pointed out the changes and additions of the new specifications. At the same time, the article analyzed the calibration method proposed in the new specification by processing and calculating the data obtained from the calibration.Key Words: Environmental Testing Equipment; Temperature and Humidity Parameters; JJF1101-20190引言环境试验设备是模拟一种或一种以上环境条件,对产品进行环境试验的设备,广泛应用于医疗卫生、药物保存、化工电子等行业[1]。
环境试验设备校验规范

环境试验设备校验规范文件编号:文件版本:发行日期:核准:审核:申请:变更履历页文件名称:文件编号:建立单位:1. 目的确保环境试验设备温度、湿度校验的规范性及合理性。
2. 范围2.1 鼓风干燥箱2.2 恒温培养箱2.3 霉菌培养箱2.4 生化培养箱2.5 高低温交变湿热试验箱3. 权责品工课为仪器校验的执行单位;品管为协助部门。
4. 参考文献JJF 1101-2003 《环境试验设备温度、湿度校准规范》5. 校验条件5.1 环境条件5.1.1温度:(15~35)℃,湿度:(30%~85%)RH5.1.2 负载条件:需空载下进行校验5.2 校验标准件:数显温湿度仪6. 校验方法6.1 高低温交变湿热试验设备的测试点的位置测试点的位置应布放在设备工作室内的上、中、下校验面上,测试点与工作室内壁的距离不小于边长的1/10. 温度测试点位9个,为A/B/C/D/E/F/G/H/O点,O1点位于中心处。
湿度测试点位3个,为甲/乙/丙。
6.2温度试验设备的测试点的位置测试点的位置应布放在设备工作室内的上、中、下校验面上,测试点与工作室内壁的距离不小于边长的1/10.温度测试点位5个,为A/B/C/D/O点,O点位于中心处。
6.3 温湿度校验6.3.1 按6.1/6.2的规定布放温湿度传感器;6.3.2 将试验设备的温湿度控制器设定到所要求校验的温度,使设备正常工作;6.3.3 待被校验设备到达设定的温度或温湿度且数值稳定;6.3.4 每2min记录当前测试点的温度或温、湿度,在30min内共测试15次;6.3.5 当前测试点后检测完成后,将温湿度传感器布放到下一测试点。
7. 校验项目项目温度试验设备高低温交变湿热试验设备温度偏差+ +湿度偏差- +温度均匀度+ +湿度均匀度- +温度波动度+ +湿度波动度- +注:“+”为需要检验项目,“-”为不需要校验项目。
7.1 温度试验设备的温度校验点:36℃、60℃、75℃7.2 高低温交变湿热试验设备的温度校验点:-40℃、25℃、60℃、75℃;湿度校验点:60%RH、95%RH。
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环境试验设备湿度的测量及控制概述摘要本文介绍了湿空气的状态定义及常用湿度的表示方法,干湿球法进行相对湿度计算的推导过程,饱和水蒸气压力经验公式的选择,干湿球系数的确定,以及通过含湿量进行局部空间湿度控制的基本原理。
关键词湿空气、相对湿度、含湿量、干球温度、湿球温度、饱和水蒸气分压力0 引言空气湿度是用来表示空气中水蒸气含量的物理量,可以表征环境的潮湿程度,是一个重要的环境参数。
在工业生产和产品研发过程中,潮湿环境对产品和设备的外观性能和理化性能会产生重大影响,严重的导致设备功能性失效。
基于此类问题,温湿度环境试验设备应运而生,在工程试验及产品可靠性测试中发挥着极其重要且不可替代的作用。
因此,对湿度进行测量、计算以及局部范围的精准控制就变得意义重大。
1 湿空气状态定义水三态转化之间存在一个动态平衡的状态称之为饱和状态,饱和状态对应的压力p和温度t的称为饱和压力和饱和温度,如图1所示。
图1水的相图以气态水(即水蒸气)为研究对象,从p-t相图上看,AB段为气固两态的相平衡线,BC段为气液两态的相平衡线,相平衡线ABC上各点所对应的压力值即称为水蒸气的饱和压力,对应的温度值即为水蒸气的饱和温度。
反之,当水蒸气压力值等于饱和压力,且温度值等于饱和温度时,水蒸气处于饱和状态。
湿空气是由干空气和水蒸气组成的混合物,当湿空气中的水蒸气处于未饱和状态(过热状态)时,称之为未饱和湿空气;当湿空气中水蒸气处于饱和状态时,称之为饱和湿空气。
根据理想气体的分压定律,湿空气的总压力p等于干空气分压力p a和水蒸气分压力p v之和,如果湿空气来自自然环境,总压力即为大气压力p b。
2 湿度的表示方法目前常用的湿度表示方式很多,物理类湿度量主要有:相对湿度(%RH)、露点温度(℃)、绝对湿度(kg/m3)、水蒸气分压力(Pa)、含湿量(Kg/kg)等。
其中露点温度、含湿量等参数在测量过程中与温度无关,仅与压力有关;而相对湿度、绝对湿度、水蒸气分压力等参数则与温度、压力均有关。
相对湿度是人们最熟知、应用最广泛的湿度量,最能直观表示空气干燥程度的参数,通常环境试验设备的测量显示和计量校准均采用该定义。
露点温度和含湿量由于是水蒸气分压力的单值函数,便于编程应用,更多应用在湿度控制方面。
2.1 相对湿度相对湿度φ是指同样温度和压力条件下,湿空气中实际水蒸气分压力p v与饱和水蒸气分压力p s(t)的比值,用百分比表示。
相对湿度的表示必须给定环境温度t,否则示值意义不明。
(1)其值介于0到1之间,直接反映了湿空气的吸湿能力和水蒸气含量接近饱和的程度,相对湿度也叫饱和度。
1式仅适用于饱和蒸气压≤总压力的情况,否则相对湿度另有定义,本文不涉及故不做描述。
2.2 含湿量含湿量d是指在一定的大气压力下,1kg干空气所携带的水蒸气的质量,单位为kg(水蒸气)/kg(干空气),含湿量又称比湿度。
气体质量通过物质的量n和气体摩尔质量M换算以后,再根据理想气体分压力定律(混合气体各组元摩尔数之比等于分压力之比),可转换得出含湿量的表达式:(2)式中,M v=18.01610-3kg/mol,M a=28.9710-3kg/mol,p为湿空气总压力(一般指大气压力),由2式可知湿空气的含湿量只取决于水蒸气的分压力p v。
3 相对湿度的测量理论上,根据相对湿度的定义,已知实际水蒸气压力p v和饱和水蒸气压力p s 即可计算得到空气的相对湿度。
其中,p s值可以根据饱和水蒸气表查出,或根据经验公式计算(下文细述);而p v值取决于空气中的含湿量d,这两个参数均是很难直接获取。
因此,实际上相对湿度很难通过定义式直接获得。
常见的湿度测量方法有干湿球法和电子式传感器法。
干湿球法不适用于低湿(<20%RH),电子传感器不适用于高温(>100℃),在环境试验设备中两种方法通常配合使用。
两者相比结果如表1所示[8]:表1两种测湿方法对比3.1 干湿球法干湿球测湿法是一种间接测量的方法,根据测得的干湿球温度进行计算得到相对湿度值,因此计算公式及参数的选用直接影响最终结果的精度,本文对干湿法测湿原理以及相关参数的确定方法作详细介绍。
测量时两只精度相同的温度计,其中一支的感温头包上纱布,纱布下端浸入水中,在水分子作用下,整个纱布处于润湿状态,此温度计称为湿球温度计,测得的温度为空气的湿球温度t w。
另一支不包纱布的称为干球温度计,测得的温度即为空气实际温度t。
测量刚开始时,湿球温度计上纱布中水分温度和空气温度相等。
随着未饱和湿空气流经湿球表面,湿纱布中水分开始汽化扩散进湿空气,汽化所需热量Q2来自水分本身,使得湿纱布上水分温度下降;湿纱布和湿空气逐渐形成温差(t-t w),导致湿空气向湿纱布中水分传递热量Q1,传热速率随着温差增大而提高,直到单位时间内湿空气向湿纱布传递的热量Q1等于湿纱布表面水分汽化所需热量Q2时,湿纱布中水分温度不再降低,达到平衡,即测得最终湿球温度t w。
因此湿球温度取决于周围湿空气的饱和程度,饱和程度越低,湿纱布中水分汽化所需热量越大,湿球温度越低。
相反,若湿空气已达饱和状态,湿纱布中水分无法汽化,湿球温度等于干球温度。
由此可得,干湿球温差可以代表湿空气的饱和程度(相对湿度)。
图2干湿球湿度计原理图[1]因为湿空气流量大,湿纱布的表面积小,湿空气向纱布的传热和从湿纱布汽化的水分对主流湿空气的温度t和含湿量d的影响可以忽略。
根据牛顿热传导公式,空气传递给湿球的热量为:(5)式中,h为对流换热表面的传热系数,W/ ( m2·℃ ),t为干球温度,t w为湿球温度,S为空气和湿纱布的接触表面积(m2)。
根据道尔顿蒸发定律,湿球纱布上水分蒸发量为:(6)式中,为空气与湿球间的传质系数,kg /( m2 ·s),S同5式,为湿球温度下的饱和水蒸气压力(Pa),为实际水蒸气压力(Pa),p为实际大气压(Pa)。
湿球纱布上水份蒸发的耗热量Q2=W,γ为湿球温度下水的汽化潜热,kJ/ kg,由此得出:(7)当湿热交换达到平衡时Q1= Q2,可得:(8)式中, A=h/,定义为为干湿球系数,℃-1。
根据相对湿度的定义,将8式带入得到:(9)式中p s(t)为干球温度下的饱和水蒸气压力(Pa)。
由此可知,计算相对湿度所需要的参数有t、t w、p s、A和p,其中t、t w、p均可直接测量所得,关键在于确定A和p s值。
干湿球系数A取决于湿球与空气间的传热传质特性,受温度、风速以及接触面尺寸和形状等因素的影响,是空气流速v和湿球温度t w的函数。
A值随t w的升高而增大,随v的增大而减小,且减幅渐小,风速越大A值趋于稳定。
其值无法直接通过仪器测得,一般通过经验公式计算得到,目前常用经验公式有三类:1、基于风速v,2、基于温度t,3、基于流速v和温度t综合考虑。
结合环境试验最新国标的要求,以及经验公式常用性和权威性考量,本文选用基于风速v的经验公式[5]:(10)此公式最佳温度适用范围在20℃~40℃,另外为了减小空气流速对A值的影响,通常要求风速v>3m/s。
饱和水蒸汽分压力p s可以通过查表、查图或公式计算三种方法获得。
在一般设计手册中,常以表格的形式给出在不同温度下的饱和水蒸汽分压力的值,或者以曲线的形式在焓湿图(h-d图)上给出饱和曲线,给定温度可以查表或查图获得对应值。
但是表格给出的数据并不连续,介乎两个温度点之间的温度所对应的p s值则需通过插值法近似求得;查图法采用近似估计,精度更低;使用要求较高的情况,查表法或查图法无法满足要求。
利用函数关系进行任意温度对应的饱和蒸气压的计算,无论从编程便利性还是精度方面,都会有较大改善。
p s=f(t)函数关系目前无法进行直接的数学推导,更多是利用试验数据反向进行回归拟合而得的经验公式,想要提升计算结果的精确度,关键就在选取最合适的经验公式。
饱和蒸气压计算公式众多,目前国内外最常用的有8种:1)Goff-Gratch公式,2)Hyland-Wexler公式,3)Tetens公式,4)Magnus公式,5)纪利公式,6)Buck1996公式,7)Antoine公式[1],8)Marti Mauersberger公式。
根据文献6的计算对比,考虑使用广泛度和权威性,本文选用Goff-Gratch公式进行计算[6]:当T>273.15K时(11)当T<273.15K时(12)式中T为热力学温标,K,p s单位为hPa。
除此之外,Buck1996公式准确度接近Goff-Gratch公式,公式更为简洁,缺点是国内使用度不高,不利于传感器的检定校准和相互间比对,计算时可选备用[7]。
3.2 电子式传感器法电子式湿度传感器利用湿敏元件的电阻、电容随环境湿度的变化而按一定规律变化的特性,采用标准湿度发生器进行标定后,可直接用于相对湿度的测量,其测量允差最高可达到±1.5%。
电子式湿度传感器采用半导体技术,因此对使用的环境温度有严格要求超过其规定的使用温度将对传感器造成损坏,即使在温度使用范围内,不同温度条件也需要对测量结果进行温度补偿,补偿量由传感器内部电路根据温度变化自动完成[10]。
4、环境试验设备湿度的控制根据相关法规和标准要求,环境试验设备默认的输入输出参数通常是环境温度t和相对湿度φ,设备配备相关测量传感器进行直接测量和显示。
由于相对湿度受环境温度影响,而且不能直接和加湿量、除湿量相关联,直接作为被控量,控制逻辑较复杂,因此一般将其换算成利于控制的参数来进行系统设计。
由前文可知,露点温度t d和含湿量d只受水蒸气分压力p v影响,控制系统通常选用这两个参数作为被控量,露点控制和含湿量控制逻辑基本一致,而含湿量的换算更加简便,本文选用含湿量控制的方式进行介绍。
4.1 含湿量控制过程环境试验设备含湿量控制的基本原理,就是用户通过交互界面给定目标值t0和φ0,系统将目标值换算成d0作为指令信号,实测环境值t1和φ1换算成d1作为反馈信号,干扰量通过测量、估算等方式换算成d2作为干扰信号,d0、d1、d2经过控制器计算比较后得到目前环境含湿量和目标含湿量的偏差值e,根据偏差值e控制加湿系统和除湿系统对舱内含湿量进行不断调整,直到舱内实测环境值t1和φ1达到给定值的允差范围t0±σ温和φ0±σ湿(σ为设备控制精度),最终保持在一个动态平衡的状态。
图3环境试验设备湿度控制原理图其中含湿量的换算由1式和2式可得:(13)式中p s为环境温度t下的饱和水蒸气压力(Pa),p为大气压(Pa),一般试验舱配备压力平衡窗口调节舱内总气压。
整个过程分为两个阶段,加湿/除湿阶段即系统从当前状态运行到设定状态的过程,此时的控制量偏差来源于输入的d0、实测的d1、内外部干扰d2,;稳定运行阶段即保持设定状态持续运行的过程,此时的控制量偏差来源只有内外部干扰d2。