溫濕度記錄器
摘要：本文以瑞士ROTRONIC公司生產(chǎn)的Hygrolog溫濕度記錄儀為例介紹溫濕度記錄器的原理及應(yīng)用，為國(guó)內(nèi)同行提供參考。
Abstract:WeintroducetheprincipleandapplicationofhumidityandtemperaturedataloggerusingtheexampleofHygrologDesignedbyRotronic.
關(guān)鍵字：溫濕度、記錄器、食品儲(chǔ)運(yùn)、博物館、檔案館、暖通空調(diào)
溫濕度測(cè)量是現(xiàn)代測(cè)量新發(fā)展出來(lái)的一個(gè)領(lǐng)域，尤其濕度的測(cè)量更是不斷前進(jìn)。經(jīng)歷了長(zhǎng)度法、干濕法直至今天的電測(cè)量的歷程，使?jié)穸葴y(cè)量技術(shù)日漸成熟。時(shí)至今日，由于我們不再滿足于濕度的測(cè)量，尤其是一些場(chǎng)所的監(jiān)控直接要求實(shí)時(shí)記錄其全過(guò)程溫濕度變化，并依據(jù)這些變化認(rèn)定儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的安全性，導(dǎo)致了新的溫濕度測(cè)量?jī)x器——溫濕度記錄器的誕生。
溫濕度記錄器是將溫濕度參數(shù)進(jìn)行測(cè)量并按照預(yù)定的時(shí)間間隔將其儲(chǔ)存在內(nèi)部存儲(chǔ)器中，在完成記錄功能后將其聯(lián)接到PC機(jī)，利用適配軟件將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)提出并按其數(shù)值、時(shí)間進(jìn)行分析的儀器。利用該儀器可確定儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)過(guò)程等相關(guān)過(guò)程沒(méi)有任何危及產(chǎn)品安全的事件發(fā)生。
下面以瑞士ROTRONIC公司生產(chǎn)的Hygrolog溫濕度記錄器為例介紹溫濕度記錄器的原理及應(yīng)用：
原理：溫濕度記錄器由三大部分組成：測(cè)量部分、儀器本體、PC界面。
下面分別介紹這三部分：
測(cè)量部分：由完全互換的Hygroclip系列探頭組成，不同的探頭完成不同功能：
Hygroclips通用探頭，應(yīng)用于通用測(cè)量，包括廠房、實(shí)驗(yàn)室、貨柜空間等空間測(cè)量。
Hygroclipsc04/sc05狹小空間用探頭，應(yīng)用于要求狹小空間使用、對(duì)產(chǎn)品破壞小的場(chǎng)所。例如：博物館保存雕塑、雕刻等藝術(shù)品；一些化石；工程建筑、橋梁建筑監(jiān)測(cè)混凝土干燥等應(yīng)用。
Hygroclipsp05小空間插入探頭，應(yīng)用于顆粒狀堆積材料的插入測(cè)量
HygroclipHK25/40高溫探頭，最高可達(dá)200℃。用于高溫環(huán)境。
HygroclipHS28劍式探頭，應(yīng)用于造紙、印刷、卷狀堆積物等場(chǎng)所。
以上探頭為完全互換探頭，均可以和Hygrolog進(jìn)行聯(lián)接。并完成不同功能。
儀器本體：Hygrolog記錄器，通過(guò)探頭進(jìn)行測(cè)量，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并傳輸至PC，其存儲(chǔ)容量為個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)（溫度、濕度各5000點(diǎn)），記錄間隔為15S至2h可調(diào)：由PC調(diào)整，根據(jù)其設(shè)定值確定記錄時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)416天。記錄器工作溫度受電池限制，即鋰電池：-20至70℃；堿性電池：-10至50℃。量程及精度由探頭決定，量程：可達(dá)-50至200℃，0至100%RH；精度：±1.5%RH，±0.3℃；防護(hù)等級(jí)：IP65。
PC界面：HW3軟件。軟件支持是記錄器不可或缺的一部分，其主要功能為：設(shè)定單位，設(shè)定存儲(chǔ)周期，設(shè)定采樣周期，讀取數(shù)據(jù)并顯示測(cè)量數(shù)據(jù)、歷史曲線等，這是數(shù)據(jù)記錄器不可分割的一部分。一個(gè)好的上位機(jī)軟件能夠提供記錄器最廣泛的支持，通過(guò)上位機(jī)的支持，鍵盤等不必要的零件解放了，同時(shí)提供出更多的資源以利用。
所有的記錄器均大致遵循這樣一個(gè)模式，所不同的是：有些記錄器將測(cè)量部分置于記錄器內(nèi)部，有些記錄器采用單獨(dú)可完全互換的探頭。采用前一種方式，其特點(diǎn)是：可將產(chǎn)品體積變小，但卻帶來(lái)了占用存儲(chǔ)資源、校準(zhǔn)不便等問(wèn)題，也不能同時(shí)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品完成多種功能，同時(shí)，還帶來(lái)了由于電池限制而導(dǎo)致監(jiān)測(cè)范圍變窄等問(wèn)題；運(yùn)用后一種電路，由于傳統(tǒng)探頭采用模擬輸出，這樣也帶來(lái)：1、需要A/D轉(zhuǎn)換；2、要求對(duì)應(yīng)不同量程和不同輸入進(jìn)行不同的電路或參數(shù)變換這兩個(gè)問(wèn)題。
基于以上原因，對(duì)我們提出了新的設(shè)計(jì)任務(wù)，在這方面，瑞士ROTRONIC公司走到了前列。他們的探頭采用數(shù)字技術(shù)，符合一致的協(xié)議，消除了A/D轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。同時(shí)由于測(cè)量和記錄部分的分離，最大限度地拓寬了應(yīng)用范圍。由于采用單總線協(xié)議及DIO總線技術(shù)，使其資源大大節(jié)約。這樣減少了耗電元件，保證了電池更長(zhǎng)的工作時(shí)間。例如：應(yīng)用750mAh的電池，5分鐘為采樣間隔，可連續(xù)記錄6個(gè)月。
ROTRONIC的記錄器應(yīng)用范圍很廣，涵蓋了幾乎所有需要有溫濕度數(shù)據(jù)存檔的地方，并且由于采用了多種特色探頭，使眾多領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。
典型應(yīng)用：
食品儲(chǔ)運(yùn)，由于食品儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程時(shí)間并不是一個(gè)短期問(wèn)題，但食品保存中的相對(duì)平衡濕度又是保證食品安全的一項(xiàng)重要指標(biāo)，相對(duì)平衡濕度直接影響菌落的生長(zhǎng)。例如：在平衡相對(duì)濕度為95%RH至91%RH范圍內(nèi)，易于滋生的菌落為沙門氏菌、波林特菌、乳酸菌、霉菌和酵母菌。而食物保存周期也與溫度、平衡相對(duì)濕度有關(guān)，平衡相對(duì)濕度值為81%RH的蛋糕，其保質(zhì)期為27℃時(shí)14天、21℃時(shí)24天，如果平衡相對(duì)濕度提高到85%RH，這些指標(biāo)將降低為27℃時(shí)8天、21℃時(shí)12天。吸濕物質(zhì)的平衡相對(duì)濕度起到了決定性作用。平衡相對(duì)濕度定義為物質(zhì)與空氣中水不進(jìn)行交換情況下，由周圍空氣獲取的濕度值。這個(gè)定義很清楚，為了成功地儲(chǔ)存和保持這些產(chǎn)品，環(huán)境氣候的控制及包裝必須仔細(xì)指明。同時(shí)，很多食品的保存在過(guò)于干燥情況下，其口感都會(huì)有些變壞。針對(duì)這種情況，要求實(shí)時(shí)記錄溫濕度變化，保證食品安全進(jìn)入消費(fèi)者口中。
當(dāng)長(zhǎng)途運(yùn)輸或者海運(yùn)冷凍冷藏食品時(shí)，如何在接收時(shí)證明貨物一直處于規(guī)定的溫濕度條件是件非常重要的事。解決爭(zhēng)議的做法就是在發(fā)貨的時(shí)候放入貨艙中一個(gè)記錄器，并啟動(dòng)它，溫濕度記錄器有一個(gè)精密的內(nèi)部時(shí)鐘，忠實(shí)地記錄指定時(shí)間間隔的溫濕度數(shù)據(jù)，在取出時(shí)可以容易地利用電腦察看圖形文件及報(bào)警值，判斷是否超過(guò)容許值,什么時(shí)候及持續(xù)時(shí)間都能輕松獲得，承運(yùn)方是否有責(zé)任也會(huì)立即知曉。
博物館文物、檔案管理：這是溫濕度產(chǎn)品應(yīng)用的另一個(gè)大的領(lǐng)域，而記錄器在其中又是很有特色的產(chǎn)品。檔案的紙張?jiān)跍貪穸冗m宜的條件可以多存放一些時(shí)間，而一旦溫濕度條件遭到破壞紙張將要變脆，重要資料也將隨之蕩然無(wú)存，對(duì)檔案館進(jìn)行溫濕度記錄是必要的，可以預(yù)防惡性事故的發(fā)生。使用溫濕度記錄器將使溫濕度記錄的工作得以簡(jiǎn)化，也將節(jié)約文物保管的成本，使這一工作得以科學(xué)化，不受到過(guò)多的人為因素的干擾。同時(shí)由于采用Hygroclipsc04這樣的微小探頭，保證了對(duì)藝術(shù)品的A破壞的前提下，文物，包括其色彩、形狀不受損毀。
建材實(shí)驗(yàn)：在建材尤其是混凝土干燥過(guò)程中，我們應(yīng)注意其干燥趨勢(shì)，這是評(píng)價(jià)產(chǎn)品的指標(biāo)之一，也為建筑施工方提供了可靠的數(shù)據(jù)。應(yīng)用溫濕度記錄器可以將此數(shù)據(jù)記錄并提供給建材研究方，將為施工提供有益的幫助。尤其是在軍事建筑中，時(shí)間就是生命，準(zhǔn)確把握混凝土干燥時(shí)間為先發(fā)致敵，為有效地將有生力量提供到戰(zhàn)場(chǎng)上提供了保證，這一功能由Hygrolog+HygroClipsc04完成。
農(nóng)業(yè)及畜牧業(yè)的應(yīng)用：農(nóng)業(yè)及畜牧業(yè)生產(chǎn)，尤其一些經(jīng)濟(jì)作物的生產(chǎn)，在其幼苗期要詳細(xì)記錄溫濕度值。而在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，由于惡劣環(huán)境——肥料、糞便等造成的酸堿性環(huán)境使?jié)穸犬a(chǎn)品漂移超出其他環(huán)境，這樣就要求濕敏電容漂移較小、整機(jī)校準(zhǔn)方便。
氣候記錄：Hygrolog溫溫度記錄儀對(duì)農(nóng)業(yè)及氣象分析具有很突出的意義。
建筑驗(yàn)收：主要體現(xiàn)在智能樓宇的驗(yàn)收。由于建筑行業(yè)的驗(yàn)收項(xiàng)目多，除暖通空調(diào)指標(biāo)外，其他諸如射線強(qiáng)度、甲醛濃度等建筑部要求符合人體健康指標(biāo)也要監(jiān)測(cè)，這些指標(biāo)是直接關(guān)系到人體健康的。如果在這些指標(biāo)不明了的情況下，測(cè)試人員貿(mào)然進(jìn)入這些場(chǎng)所并長(zhǎng)期在其間進(jìn)行記錄，是對(duì)測(cè)試人員的人身健康的不負(fù)責(zé)任，而應(yīng)用記錄器就會(huì)保證在取得可靠數(shù)據(jù)的同時(shí)對(duì)測(cè)試人員的人身安全進(jìn)行最大保護(hù)
重要醫(yī)衛(wèi)場(chǎng)所：按照《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范征求意見稿》的要求手術(shù)室的溫濕度必須控制在一定的范圍內(nèi)：即溫度在22…25℃；相對(duì)濕度45％RH…60％RH。適宜的環(huán)境溫濕度對(duì)操作者和病人都是非常重要的。當(dāng)室溫超過(guò)28℃，濕度大于70%RH時(shí)，易有悶熱、出汗、煩燥、疲勞等反應(yīng)，容易影響安定的情緒和敏捷的思維，使操作者的技術(shù)水平不能得到很好的發(fā)揮。同時(shí)病人也會(huì)出現(xiàn)心率快、出汗多等癥狀而增加手術(shù)難度；當(dāng)室溫低于20度時(shí)，只穿手術(shù)衣的操作者會(huì)感到冷，易影響操作動(dòng)作的靈敏性和準(zhǔn)確性，尤其是手指的細(xì)微動(dòng)作。裸露的病人由于創(chuàng)傷機(jī)體抵抗力處于低下水平，更易發(fā)生感冒等并發(fā)癥。室內(nèi)濕度低，物體表面浮塵隨某些動(dòng)作，如鋪單、開關(guān)門等造成氣流改變而懸浮在空氣中。手術(shù)間內(nèi)外溫差大，開門后部分區(qū)域的空氣形成蝸流，風(fēng)速增大到約手術(shù)間原風(fēng)速的4倍，此時(shí)物體表面附著物迅速飄浮于空氣中。根據(jù)美國(guó)CDC的調(diào)查表明手術(shù)室空氣中浮游菌數(shù)在700-800cfu/m3時(shí)就有經(jīng)空氣感染的危險(xiǎn)。從結(jié)果可見，手術(shù)時(shí)鋪單至鋪單后2小時(shí)空氣污染最嚴(yán)重，此時(shí)正是手術(shù)階段。由于受重力作用，室內(nèi)飄塵可直接沉降到手術(shù)創(chuàng)面，或操作者的手或手術(shù)器械上，因此加強(qiáng)控制此期的空氣污染對(duì)預(yù)防術(shù)后切口感染是致關(guān)重要的。這些要求衛(wèi)生防疫部門通過(guò)自己的監(jiān)測(cè)確認(rèn)各醫(yī)院手術(shù)室的達(dá)標(biāo)情況，記錄器是一種很好的方法，減少了人員浪費(fèi)，并使執(zhí)法的公正性得到保證。
管路維護(hù)：管路里的濕氣會(huì)促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，管道上發(fā)霉就是這樣形成的。這不但影響空氣流動(dòng)，還會(huì)滋生大量細(xì)菌。這些遭到污染的區(qū)域?qū)】禈?gòu)成威脅，并最終導(dǎo)致室內(nèi)空氣質(zhì)量（IAQ,IndoorAirQuality）惡化。芬蘭歐立法（OyLifa）公司利用羅卓尼克(ROTRONIC)溫濕度記錄器和一輛微型卡車找到了非常好的辦法來(lái)研究管道狀況、遠(yuǎn)程視頻設(shè)備及檢查管路。
總結(jié)：無(wú)人值守的溫濕度記錄器為操作人員節(jié)省時(shí)間并可以在人不便參與的場(chǎng)合工作，提供了忠實(shí)的數(shù)據(jù)，也為事后分析提供了便捷之路。由于筆者能力有限，未能對(duì)其典型應(yīng)用進(jìn)行詳盡的說(shuō)明，見諒，謹(jǐn)請(qǐng)業(yè)內(nèi)同行多加指正。
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