一種適用于實驗室的小型恒溫恒濕氣源裝置的制作方法

一種適用于實驗室的小型恒溫恒濕氣源裝置的制作方法

　　本實用新型涉及實驗室用小型恒溫恒濕氣源裝置，具體是一種可與其它實驗裝置連接，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、檢驗檢疫、電子、化工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，特別是在檢測領(lǐng)域，恒溫恒濕環(huán)境是測試環(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)實踐的基礎(chǔ)條件，對試驗環(huán)境的溫濕度有特別要求的試驗，穩(wěn)定的溫濕度（恒溫恒濕）條件有助于提高試驗的科學(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)造自然條件難以實現(xiàn)的人工環(huán)境，從而使植物的發(fā)育、生長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)檢測的重要基礎(chǔ)條件。

　　恒溫恒濕氣源裝置可以為對試驗環(huán)境的溫濕度有要求的實驗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型的實驗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，而對于適用于實驗室的小型恒溫恒濕氣源裝置的研究仍處于空白階段，尚未見適用于實驗室的小型恒溫恒濕氣源裝置的相關(guān)專利及公開文獻(xiàn)報道。

　　技術(shù)實現(xiàn)要素：

　　本實用新型是針對現(xiàn)階段適用于實驗室的恒溫恒濕氣源裝置的研究空白，而設(shè)計的一種適用于實驗室的小型恒溫恒濕氣源裝置。本裝置結(jié)構(gòu)簡單合理，能夠滿足不同類型的實驗設(shè)備要求，并為其提供恒溫恒濕環(huán)境。

　　本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種適用于實驗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，對兩支路進(jìn)行匯聚混合的一級空氣混合室，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)包括由一級空氣混合室引出的干爽空氣支路和增濕空氣支路，對兩支路進(jìn)行匯聚混合的二級空氣混合室，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、氣泡盤及水箱溫度傳感器；在二級空氣混合室上設(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)置在二級空氣混合室上；

　　所述參數(shù)采集控制系統(tǒng)包括一級空氣混合室數(shù)據(jù)采集控制器、二級空氣混合室數(shù)據(jù)采集控制器、串口服務(wù)器及計算機(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PID控制器均與一級空氣混合室數(shù)據(jù)采集控制器相連接。各PID控制器是根據(jù)PID控制原理對整個控制系統(tǒng)進(jìn)行偏差調(diào)節(jié)，從而使被控變量的實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算機(jī)直接實現(xiàn)，便于操作。

　　該裝置配有拉桿和滾輪，以提高其便攜性。

　　本實用新型裝置的工作原理如下：試驗過程中，壓縮空氣儲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，為其它試驗裝置提供恒溫恒濕氣體環(huán)境。

　　本實用新型裝置對空氣濕度的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)水箱中水的溫度來實現(xiàn)的，這是基于不同溫度對應(yīng)的飽和空氣濕度不同的原理。

　　本實用新型裝置的優(yōu)點如下：工作原理合理，操作方便，可實現(xiàn)對空氣的溫濕度以及流量進(jìn)行調(diào)節(jié)；結(jié)構(gòu)較為簡單，便攜性好，可廣泛應(yīng)用于各種測試場合；工作路徑獨立，可連接在其它實驗裝置上配套使用，提高了單一設(shè)備的使用效率，同時也降低了設(shè)備的附加成本；采用PID控制，實現(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、一級空氣混合室數(shù)據(jù)采集控制器，21、計算機(jī)，22、串口服務(wù)器，23、PID控制器，24、電加熱器，25、氣泡盤，26、二級空氣混合室數(shù)據(jù)采集控制器。

　　具體實施方式

　　本實用新型以下結(jié)合附圖對其結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步描述。

　　如圖1所示：一種適用于實驗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，對兩支路進(jìn)行匯聚混合的一級空氣混合室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)包括由一級空氣混合室6引出的干爽空氣支路和增濕空氣支路，對兩支路進(jìn)行匯聚混合的二級空氣混合室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)置在二級空氣混合室13上；

　　所述參數(shù)采集控制系統(tǒng)包括一級空氣混合室數(shù)據(jù)采集控制器20、二級空氣混合室數(shù)據(jù)采集控制器26、串口服務(wù)器22及計算機(jī)21。

　　試驗過程中，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)到絕對干燥；從壓縮空氣干燥減壓裝置2出來后的空氣由兩個分支管路分別進(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中出來后的一定溫度的空氣經(jīng)兩個分支管路分別流出，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25的水箱11中，PID控制器7可以起到對質(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。