一種適用于實(shí)驗(yàn)室的小型恒溫恒濕氣源裝置的制作方法
本實(shí)用新型涉及實(shí)驗(yàn)室用小型恒溫恒濕氣源裝置，具體是一種可與其它實(shí)驗(yàn)裝置連接，并為其提供恒溫恒濕環(huán)境的裝置。
背景技術(shù)：
恒溫恒濕環(huán)境廣泛應(yīng)用于環(huán)境檢測(cè)、檢驗(yàn)檢疫、電子、化工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，特別是在檢測(cè)領(lǐng)域，恒溫恒濕環(huán)境是測(cè)試環(huán)境的基本要求。
恒溫恒濕環(huán)境是很多科學(xué)研究以及生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)條件，對(duì)試驗(yàn)環(huán)境的溫濕度有特別要求的試驗(yàn)，穩(wěn)定的溫濕度（恒溫恒濕）條件有助于提高試驗(yàn)的科學(xué)合理性。植物的培育必須要有適宜的環(huán)境條件，設(shè)計(jì)合理的恒溫恒濕條件，可以按照人們的意愿，創(chuàng)造自然條件難以實(shí)現(xiàn)的人工環(huán)境，從而使植物的發(fā)育、生長(zhǎng)完全處于可控的狀態(tài)。在UV輔助低溫硅片直接鍵合研究中，恒溫恒濕環(huán)境是一個(gè)重要的影響因素，穩(wěn)定的溫濕度條件可以使硅片鍵合強(qiáng)度有所下降，但仍保持有較高的鍵合強(qiáng)度，從而提高試驗(yàn)的可靠性。在生物醫(yī)學(xué)研究中，恒溫恒濕環(huán)境是細(xì)胞培養(yǎng)、生化指標(biāo)檢測(cè)的重要基礎(chǔ)條件。
恒溫恒濕氣源裝置可以為對(duì)試驗(yàn)環(huán)境的溫濕度有要求的實(shí)驗(yàn)裝置提供恒溫恒濕氣體環(huán)境，且能夠便捷地與各種不同類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)裝置連接在一起使用，可以顯著地提高單一儀器的使用效率。
當(dāng)前，對(duì)于大型恒溫恒濕機(jī)的研究較多，且大多集中在空調(diào)系統(tǒng)領(lǐng)域，而對(duì)于適用于實(shí)驗(yàn)室的小型恒溫恒濕氣源裝置的研究仍處于空白階段，尚未見(jiàn)適用于實(shí)驗(yàn)室的小型恒溫恒濕氣源裝置的相關(guān)專(zhuān)利及公開(kāi)文獻(xiàn)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)階段適用于實(shí)驗(yàn)室的恒溫恒濕氣源裝置的研究空白，而設(shè)計(jì)的一種適用于實(shí)驗(yàn)室的小型恒溫恒濕氣源裝置。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，能夠滿足不同類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求，并為其提供恒溫恒濕環(huán)境。
本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種適用于實(shí)驗(yàn)室的小型恒溫恒濕氣源裝置，包括按氣流走向依次連接的氣源，壓縮空氣干燥減壓裝置，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以及恒溫恒濕氣體出氣口和參數(shù)采集控制系統(tǒng)。
所述溫度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)包括由壓縮空氣干燥減壓裝置引出的制冷支路和加熱支路，對(duì)兩支路進(jìn)行匯聚混合的一級(jí)空氣混合室，以及設(shè)置在制冷支路上的制冷器、限壓排空閥、流量控制器,設(shè)置在加熱支路上的流量控制器、空氣加熱器、空氣加熱器溫度傳感器。
所述濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括由一級(jí)空氣混合室引出的干爽空氣支路和增濕空氣支路，對(duì)兩支路進(jìn)行匯聚混合的二級(jí)空氣混合室，以及設(shè)置在干爽空氣支路上的阻力調(diào)節(jié)閥，設(shè)置在增濕空氣支路上的流量控制器、增濕水箱，在增濕水箱中設(shè)置有電加熱器、氣泡盤(pán)及水箱溫度傳感器；在二級(jí)空氣混合室上設(shè)置有壓力傳感器、溫濕度傳感器；恒溫恒濕氣體出氣口設(shè)置在二級(jí)空氣混合室上；
所述參數(shù)采集控制系統(tǒng)包括一級(jí)空氣混合室數(shù)據(jù)采集控制器、二級(jí)空氣混合室數(shù)據(jù)采集控制器、串口服務(wù)器及計(jì)算機(jī)。
在加熱支路上的空氣加熱器上連接有PID控制器；在增濕空氣支路上的流量控制器上連接有PID控制器；在增濕水箱中的電加熱器上連接有PID控制器，這三個(gè)PID控制器均與一級(jí)空氣混合室數(shù)據(jù)采集控制器相連接。各PID控制器是根據(jù)PID控制原理對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行偏差調(diào)節(jié)，從而使被控變量的實(shí)際值與工藝要求的預(yù)定值一致。
所述壓力傳感器為真空型壓力傳感器。
所述阻力調(diào)節(jié)閥、質(zhì)量流量控制器均可調(diào)節(jié)氣體流量。
所述的參數(shù)采集控制可由與之相連接的計(jì)算機(jī)直接實(shí)現(xiàn)，便于操作。
該裝置配有拉桿和滾輪，以提高其便攜性。
本實(shí)用新型裝置的工作原理如下：試驗(yàn)過(guò)程中，壓縮空氣儲(chǔ)存瓶中的壓縮空氣從壓縮空氣進(jìn)氣口進(jìn)入，經(jīng)壓縮空氣干燥減壓裝置預(yù)處理；干燥減壓后的壓縮空氣由分支管路一路進(jìn)入壓縮空氣制冷器使其冷卻至一定溫度，另一路進(jìn)入空氣加熱器使其加熱至一定溫度，在參數(shù)采集控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制下兩路壓縮空氣按一定的比例進(jìn)入一級(jí)空氣混合室充分混勻，混合后的空氣達(dá)到設(shè)定的溫度；溫度調(diào)節(jié)后的壓縮空氣由兩條管路進(jìn)入二級(jí)空氣混合室，一路由阻力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)其流量并直接進(jìn)入二級(jí)空氣混合室，另一路通入到溫度可調(diào)的水箱中使其濕度達(dá)到某一溫度下的飽和濕度，在參數(shù)采集控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制下絕干空氣和飽和濕度空氣按一定的比例進(jìn)入二級(jí)空氣混合室充分混勻，混合后的空氣達(dá)到設(shè)定的溫度和濕度；達(dá)到設(shè)定溫濕度的空氣經(jīng)出氣口流出，為其它試驗(yàn)裝置提供恒溫恒濕氣體環(huán)境。
本實(shí)用新型裝置對(duì)空氣濕度的調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)水箱中水的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這是基于不同溫度對(duì)應(yīng)的飽和空氣濕度不同的原理。
本實(shí)用新型裝置的優(yōu)點(diǎn)如下：工作原理合理，操作方便，可實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的溫濕度以及流量進(jìn)行調(diào)節(jié)；結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，便攜性好，可廣泛應(yīng)用于各種測(cè)試場(chǎng)合；工作路徑獨(dú)立，可連接在其它實(shí)驗(yàn)裝置上配套使用，提高了單一設(shè)備的使用效率，同時(shí)也降低了設(shè)備的附加成本；采用PID控制，實(shí)現(xiàn)溫度和濕度的高精度控制，系統(tǒng)響應(yīng)速度快。
附圖說(shuō)明
圖1為恒溫恒濕氣源裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1、氣源，2、壓縮空氣干燥減壓裝置，3、壓縮空氣制冷器，4、限壓排空閥，5、質(zhì)量流量控制器，6、一級(jí)空氣混合室，7、PID控制器，8、質(zhì)量流量控制器，9、阻力調(diào)節(jié)閥，10、溫度傳感器，11、水箱，12、出氣口，13、二級(jí)空氣混合室，14、壓力傳感器，15、溫濕度傳感器，16、質(zhì)量流量控制器，17、空氣加熱器，18、PID控制器，19、溫度傳感器，20、一級(jí)空氣混合室數(shù)據(jù)采集控制器，21、計(jì)算機(jī)，22、串口服務(wù)器，23、PID控制器，24、電加熱器，25、氣泡盤(pán)，26、二級(jí)空氣混合室數(shù)據(jù)采集控制器。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型以下結(jié)合附圖對(duì)其結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步描述。
如圖1所示：一種適用于實(shí)驗(yàn)室的小型恒溫恒濕氣源裝置，包括按氣流走向依次連接的氣源1，壓縮空氣干燥減壓裝置2，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以及恒溫恒濕氣體出氣口12和參數(shù)采集控制系統(tǒng)，
所述溫度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)包括由壓縮空氣干燥減壓裝置2引出的制冷支路和加熱支路，對(duì)兩支路進(jìn)行匯聚混合的一級(jí)空氣混合室6，以及設(shè)置在制冷支路上的制冷器3、限壓排空閥4、流量控制器5,設(shè)置在加熱支路上的流量控制器16、空氣加熱器17、溫度傳感器19、在空氣加熱器17上連接有PID控制器18；
所述濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括由一級(jí)空氣混合室6引出的干爽空氣支路和增濕空氣支路，對(duì)兩支路進(jìn)行匯聚混合的二級(jí)空氣混合室13，以及設(shè)置在干爽空氣支路上的阻力調(diào)節(jié)閥9，設(shè)置在增濕空氣支路上的流量控制器8、增濕水箱11，在增濕水箱中設(shè)置有電加熱器24、氣泡盤(pán)25及水箱溫度傳感器10，在流量控制器8上連接有PID控制器7，在電加熱器24上連接有PID控制器23；在二級(jí)空氣混合室13上設(shè)置有壓力傳感器14、溫濕度傳感器15；恒溫恒濕氣體出氣口12設(shè)置在二級(jí)空氣混合室13上；
所述參數(shù)采集控制系統(tǒng)包括一級(jí)空氣混合室數(shù)據(jù)采集控制器20、二級(jí)空氣混合室數(shù)據(jù)采集控制器26、串口服務(wù)器22及計(jì)算機(jī)21。
試驗(yàn)過(guò)程中，壓縮空氣從氣源1中流入，經(jīng)壓縮空氣干燥減壓裝置2降低其壓強(qiáng)并除去其所含水分達(dá)到絕對(duì)干燥；從壓縮空氣干燥減壓裝置2出來(lái)后的空氣由兩個(gè)分支管路分別進(jìn)入壓縮空氣制冷器3和空氣加熱器17，在參數(shù)采集控制系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)下，PID控制器18可以對(duì)空氣加熱器17的工作功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而起到調(diào)節(jié)熱空氣溫度的作用，經(jīng)控溫處理后的冷空氣和熱空氣按一定的比例在一級(jí)空氣混合室6中充分混合并達(dá)到設(shè)定的溫度；從該混合室6中出來(lái)后的一定溫度的空氣經(jīng)兩個(gè)分支管路分別流出，其中一條支路管路中的空氣由質(zhì)量流量控制器8對(duì)其進(jìn)行流量調(diào)節(jié)后進(jìn)入含有電加熱器24和氣泡盤(pán)25的水箱11中，PID控制器7可以起到對(duì)質(zhì)量流量控制器8進(jìn)行數(shù)字化調(diào)節(jié)的作用，PID控制器23可以對(duì)水箱中的電加熱器24的工作功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而起到調(diào)節(jié)水箱中水的溫度的作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)空氣濕度的目的，參數(shù)采集控制系統(tǒng)分別調(diào)節(jié)控制兩條分支管路中的空氣流量，使增濕后的空氣和未增濕的空氣按一定的比例在二級(jí)空氣混合室13中充分混合并達(dá)到設(shè)定的濕度和溫度；該混合室13中的一定溫濕度的空氣經(jīng)出氣口12流出。
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