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温湿度记录器的原理及应用

 来源:东方嘉仪 www.3017.cn  点击:

温湿度测量是现代测量新发展出来的一个领域尤其湿度的测量更是不断前进。经历了长度法、干湿法直至今天的电测量的历程使湿度测量技术日渐成熟。时至今日由于我们不再满足于湿度的测量尤其是一些场所的监控直接要求实时记录其全过程温湿度变化并依据这些变化认定储运过程的安全性导致了新的温湿度测量仪器——温湿度记录器的诞生。
    温湿度记录器是将温湿度参数进行测量并按照预定的时间间隔将其储存在内部存储器中在完成记录功能后将其联接到PC机,水分测定仪维修利用适配软件将存储的数据提出并按其数值、时间进行分析的仪器。利用该仪器可确定储运过程、实验过程等相关过程没有任何危及产品安全的事件发生。
下面以瑞士ROTRONIC公司生产的Hygrolog 温湿度记录器为例介绍温湿度记录器的原理及应用:
原理:温湿度记录器由三大部分组成:测量部分、仪器本体、PC界面。
下面分别介绍这三部分:
测量部分:由完全互换的Hygroclip 系列探头组成不同的探头完成不同功能:
Hygroclip s通用探头应用于通用测量包括厂房、实验室、货柜空间等空间测量。
Hygroclip sc04/sc05狭小空间用探头应用于要求狭小空间使用、对产品破坏小的场所。例如:博物馆保存雕塑、雕刻等艺术品;一些化石;工程建筑、桥梁建筑监测混凝土干燥等应用。
Hygroclip sp05小空间插入探头应用于颗粒状堆积材料的插入测量
Hygroclip HK25/40 高温探头最高可达200℃。用于高温环境。
Hygroclip HS28 剑式探头应用于造纸、印刷、卷状堆积物等场所。
以上探头为完全互换探头均可以和Hygrolog进行联接。并完成不同功能。
    仪器本体:Hygrolog 记录器通过探头进行测量将数据存储并传输至PC其存储容量为10000个数据点(温度、湿度各5000点)记录间隔为15S至2h可调:由PC调整根据其设定值确定记录时间最长可达416天。记录器工作温度受电池限制即锂电池:-20至70℃;碱性电池:-10至50℃。量程及精度由探头决定量程:可达-50至200℃0至100%RH;精度:±1.5%RH±0.3℃;防护等级:IP65。
    PC界面:HW3软件。软件支持是记录器不可或缺的一部分其主要功能为:设定单位设定存储周期设定采样周期读取数据并显示测量数据、历史曲线等这是数据记录器不可分割的一部分。一个好的上位机软件能够提供记录器最广泛的支持通过上位机的支持键盘等不必要的零件解放了同时提供出更多的资源以利用。
    所有的记录器均大致遵循这样一个模式所不同的是:有些记录器将测量部分置于记录器内部有些记录器采用单独可完全互换的探头。采用前一种方式其特点是:可将产品体积变小但却带来了占用存储资源、校准不便等问题也不能同时运用标准产品完成多种功能同时还带来了由于电池限制而导致监测范围变窄等问题;运用后一种电路由于传统探头采用模拟输出这样也带来:1、需要A/D转换;2、要求对应不同量程和不同输入进行不同的电路或参数变换这两个问题。
    基于以上原因对我们提出了新的设计任务在这方面,瑞士ROTRONIC公司走到了前列。他们的探头采用数字技术符合一致的协议消除了A/D转换的问题。同时由于测量和记录部分的分离最大限度地拓宽了应用范围。由于采用单总线协议及DIO总线技术使其资源大大节约。这样减少了耗电元件保证了电池更长的工作时间。例如:应用750mAh的电池5分钟为采样间隔可连续记录6个月。
    ROTRONIC的记录器应用范围很广涵盖了几乎所有需要有温湿度数据存档的地方并且由于采用了多种特色探头使众多领域的应用成为可能。
典型应用:
    食品储运由于食品储运过程时间并不是一个短期问题但食品保存中的相对平衡湿度又是保证食品安全的一项重要指标相对平衡湿度直接影响菌落的生长。例如:在平衡相对湿度为95%RH至91%RH范围内易于滋生的菌落为沙门氏菌、波林特菌、乳酸菌、霉菌和酵母菌。而食物保存周期也与温度、平衡相对湿度有关平衡相对湿度值为81%RH的蛋糕其保质期为27℃时14天、21℃时24天如果平衡相对湿度提高到85%RH这些指标将降低为27℃ 时8天、21℃ 时12天。吸湿物质的平衡相对湿度起到了决定性作用。平衡相对湿度定义为物质与空气中水不进行交换情况下由周围空气获取的湿度值。这个定义很清楚为了成功地储存和保持这些产品环境气候的控制及包装必须仔细指明。同时很多食品的保存在过于干燥情况下其口感都会有些变坏。针对这种情况要求实时记录温湿度变化保证食品安全进入消费者口中。
     当长途运输或者海运冷冻冷藏食品时如何在接收时证明货物一直处于规定的温湿度条件是件非常重要的事。解决争议的做法就是在发货的时候放入货舱中一个记录器并启动它温湿度记录器有一个精密的内部时钟忠实地记录指定时间间隔的温湿度数据在取出时可以容易地利用电脑察看图形文件及报警值判断是否超过容许值,什么时候及持续时间都能轻松获得承运方是否有责任也会立即知晓。
    博物馆文物、档案管理:这是温湿度产品应用的另一个大的领域而记录器在其中又是很有特色的产品。档案的纸张在温湿度适宜的条件可以多存放一些时间而一旦温湿度条件遭到破坏纸张将要变脆重要资料也将随之荡然无存对档案馆进行温湿度记录是必要的可以预防恶性事故的发生。使用温湿度记录器将使温湿度记录的工作得以简化也将节约文物保管的成本使这一工作得以科学化不受到过多的人为因素的干扰。同时由于采用Hygroclip sc04这样的微小探头保证了对艺术品的最小破坏的前提下文物包括其色彩、形状不受损毁。
    建材实验:在建材尤其是混凝土干燥过程中我们应注意其干燥趋势这是评价产品的指标之一也为建筑施工方提供了可靠的数据。应用温湿度记录器可以将此数据记录并提供给建材研究方将为施工提供有益的帮助。尤其是在军事建筑中时间就是生命准确把握混凝土干燥时间为先发致敌为有效地将有生力量提供到战场上提供了保证这一功能由Hygrolog+HygroClip sc04完成。
    农业及畜牧业的应用:农业及畜牧业生产尤其一些经济作物的生产在其幼苗期要详细记录温湿度值。而在农业应用中由于恶劣环境——肥料、粪便等造成的酸碱性环境使湿度产品漂移超出其他环境这样就要求湿敏电容漂移较小、整机校准方便。
   气候记录:Hygrolog温温度记录仪对农业及气象分析具有很突出的意义。
   建筑验收:主要体现在智能楼宇的验收。由于建筑行业的验收项目多除暖通空调指标外其他诸如射线强度、甲醛浓度等建筑部要求符合人体健康指标也要监测这些指标是直接关系到人体健康的。如果在这些指标不明了的情况下测试人员贸然进入这些场所并长期在其间进行记录是对测试人员的人身健康的不负责任而应用记录器就会保证在取得可靠数据的同时对测试人员的人身安全进行最大保护
    重要医卫场所:按照《医院洁净手术部建筑技术规范征求意见稿》的要求手术室的温湿度必须控制在一定的范围内:即温度在22…25℃;相对湿度45%RH…60%RH。 适宜的环境温湿度对操作者和病人都是非常重要的。当室温超过28℃,湿度大于70%RH时易有闷热、出汗、烦燥、疲劳等反应容易影响安定的情绪和敏捷的思维使操作者的技术水平不能得到很好的发挥。同时病人也会出现心率快、出汗多等症状而增加手术难度;当室温低于20度时只穿手术衣的操作者会感到冷易影响操作动作的灵敏性和准确性尤其是手指的细微动作。裸露的病人由于创伤机体抵抗力处于低下水平更易发生感冒等并发症。室内湿度低物体表面浮尘随某些动作如铺单、开关门等造成气流改变而悬浮在空气中。手术间内外温差大开门后部分区域的空气形成蜗流风速增大到约手术间原风速的4倍此时物体表面附着物迅速飘浮于空气中。
   根据美国CDC的调查表明手术室空气中浮游菌数在700-800cfu/m3时就有经空气感染的危险。从结果可见手术时铺单至铺单后2小时空气污染最严重此时正是手术阶段。由于受重力作用室内飘尘可直接沉降到手术创面或操作者的手或手术器械上因此加强控制此期的空气污染对预防术后切口感染是致关重要的。这些要求卫生防疫部门通过自己的监测确认各医院手术室的达标情况记录器是一种很好的方法减少了人员浪费并使执法的公正性得到保证。
    管路维护:管路里的湿气会促进微生物生长管道上发霉就是这样形成的。这不但影响空气流动还会滋生大量细菌。这些遭到污染的区域对健康构成威胁并最终导致室内空气质量(IAQ,Indoor Air Quality)恶化。芬兰欧立法(Oy Lifa)公司利用罗卓尼克(ROTRONIC)温湿度记录器和一辆微型卡车找到了非常好的办法来研究管道状况、远程视频设备及检查管路。
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