一种适用于实验室的小型恒温恒湿气源装置的制作方法

一种适用于实验室的小型恒温恒湿气源装置的制作方法

　　本实用新型涉及实验室用小型恒温恒湿气源装置，具体是一种可与其它实验装置连接，并为其提供恒温恒湿环境的装置。

　　背景技术：

　　恒温恒湿环境广泛应用于环境检测、检验检疫、电子、化工、生物医学等领域，特别是在检测领域，恒温恒湿环境是测试环境的基本要求。

　　恒温恒湿环境是很多科学研究以及生产实践的基础条件，对试验环境的温湿度有特别要求的试验，稳定的温湿度（恒温恒湿）条件有助于提高试验的科学合理性。植物的培育必须要有适宜的环境条件，设计合理的恒温恒湿条件，可以按照人们的意愿，创造自然条件难以实现的人工环境，从而使植物的发育、生长完全处于可控的状态。在UV辅助低温硅片直接键合研究中，恒温恒湿环境是一个重要的影响因素，稳定的温湿度条件可以使硅片键合强度有所下降，但仍保持有较高的键合强度，从而提高试验的可靠性。在生物医学研究中，恒温恒湿环境是细胞培养、生化指标检测的重要基础条件。

　　恒温恒湿气源装置可以为对试验环境的温湿度有要求的实验装置提供恒温恒湿气体环境，且能够便捷地与各种不同类型的实验装置连接在一起使用，可以显著地提高单一仪器的使用效率。

　　当前，对于大型恒温恒湿机的研究较多，且大多集中在空调系统领域，而对于适用于实验室的小型恒温恒湿气源装置的研究仍处于空白阶段，尚未见适用于实验室的小型恒温恒湿气源装置的相关专利及公开文献报道。

　　技术实现要素：

　　本实用新型是针对现阶段适用于实验室的恒温恒湿气源装置的研究空白，而设计的一种适用于实验室的小型恒温恒湿气源装置。本装置结构简单合理，能够满足不同类型的实验设备要求，并为其提供恒温恒湿环境。

　　本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种适用于实验室的小型恒温恒湿气源装置，包括按气流走向依次连接的气源，压缩空气干燥减压装置，温度调节系统，湿度调节系统，以及恒温恒湿气体出气口和参数采集控制系统。

　　所述温度调节控制系统包括由压缩空气干燥减压装置引出的制冷支路和加热支路，对两支路进行汇聚混合的一级空气混合室，以及设置在制冷支路上的制冷器、限压排空阀、流量控制器,设置在加热支路上的流量控制器、空气加热器、空气加热器温度传感器。

　　所述湿度调节系统包括由一级空气混合室引出的干爽空气支路和增湿空气支路，对两支路进行汇聚混合的二级空气混合室，以及设置在干爽空气支路上的阻力调节阀，设置在增湿空气支路上的流量控制器、增湿水箱，在增湿水箱中设置有电加热器、气泡盘及水箱温度传感器；在二级空气混合室上设置有压力传感器、温湿度传感器；恒温恒湿气体出气口设置在二级空气混合室上；

　　所述参数采集控制系统包括一级空气混合室数据采集控制器、二级空气混合室数据采集控制器、串口服务器及计算机。

　　在加热支路上的空气加热器上连接有PID控制器；在增湿空气支路上的流量控制器上连接有PID控制器；在增湿水箱中的电加热器上连接有PID控制器，这三个PID控制器均与一级空气混合室数据采集控制器相连接。各PID控制器是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。

　　所述压力传感器为真空型压力传感器。

　　所述阻力调节阀、质量流量控制器均可调节气体流量。

　　所述的参数采集控制可由与之相连接的计算机直接实现，便于操作。

　　该装置配有拉杆和滚轮，以提高其便携性。

　　本实用新型装置的工作原理如下：试验过程中，压缩空气储存瓶中的压缩空气从压缩空气进气口进入，经压缩空气干燥减压装置预处理；干燥减压后的压缩空气由分支管路一路进入压缩空气制冷器使其冷却至一定温度，另一路进入空气加热器使其加热至一定温度，在参数采集控制系统的调节控制下两路压缩空气按一定的比例进入一级空气混合室充分混匀，混合后的空气达到设定的温度；温度调节后的压缩空气由两条管路进入二级空气混合室，一路由阻力调节阀调节其流量并直接进入二级空气混合室，另一路通入到温度可调的水箱中使其湿度达到某一温度下的饱和湿度，在参数采集控制系统的调节控制下绝干空气和饱和湿度空气按一定的比例进入二级空气混合室充分混匀，混合后的空气达到设定的温度和湿度；达到设定温湿度的空气经出气口流出，为其它试验装置提供恒温恒湿气体环境。

　　本实用新型装置对空气湿度的调节是通过调节水箱中水的温度来实现的，这是基于不同温度对应的饱和空气湿度不同的原理。

　　本实用新型装置的优点如下：工作原理合理，操作方便，可实现对空气的温湿度以及流量进行调节；结构较为简单，便携性好，可广泛应用于各种测试场合；工作路径独立，可连接在其它实验装置上配套使用，提高了单一设备的使用效率，同时也降低了设备的附加成本；采用PID控制，实现温度和湿度的高精度控制，系统响应速度快。

　　附图说明

　　图1为恒温恒湿气源装置结构示意图。

　　图中：1、气源，2、压缩空气干燥减压装置，3、压缩空气制冷器，4、限压排空阀，5、质量流量控制器，6、一级空气混合室，7、PID控制器，8、质量流量控制器，9、阻力调节阀，10、温度传感器，11、水箱，12、出气口，13、二级空气混合室，14、压力传感器，15、温湿度传感器，16、质量流量控制器，17、空气加热器，18、PID控制器，19、温度传感器，20、一级空气混合室数据采集控制器，21、计算机，22、串口服务器，23、PID控制器，24、电加热器，25、气泡盘，26、二级空气混合室数据采集控制器。

　　具体实施方式

　　本实用新型以下结合附图对其结构做进一步描述。

　　如图1所示：一种适用于实验室的小型恒温恒湿气源装置，包括按气流走向依次连接的气源1，压缩空气干燥减压装置2，温度调节系统，湿度调节系统，以及恒温恒湿气体出气口12和参数采集控制系统，

　　所述温度调节控制系统包括由压缩空气干燥减压装置2引出的制冷支路和加热支路，对两支路进行汇聚混合的一级空气混合室6，以及设置在制冷支路上的制冷器3、限压排空阀4、流量控制器5,设置在加热支路上的流量控制器16、空气加热器17、温度传感器19、在空气加热器17上连接有PID控制器18；

　　所述湿度调节系统包括由一级空气混合室6引出的干爽空气支路和增湿空气支路，对两支路进行汇聚混合的二级空气混合室13，以及设置在干爽空气支路上的阻力调节阀9，设置在增湿空气支路上的流量控制器8、增湿水箱11，在增湿水箱中设置有电加热器24、气泡盘25及水箱温度传感器10，在流量控制器8上连接有PID控制器7，在电加热器24上连接有PID控制器23；在二级空气混合室13上设置有压力传感器14、温湿度传感器15；恒温恒湿气体出气口12设置在二级空气混合室13上；

　　所述参数采集控制系统包括一级空气混合室数据采集控制器20、二级空气混合室数据采集控制器26、串口服务器22及计算机21。

　　试验过程中，压缩空气从气源1中流入，经压缩空气干燥减压装置2降低其压强并除去其所含水分达到绝对干燥；从压缩空气干燥减压装置2出来后的空气由两个分支管路分别进入压缩空气制冷器3和空气加热器17，在参数采集控制系统的控制调节下，PID控制器18可以对空气加热器17的工作功率进行调节，从而起到调节热空气温度的作用，经控温处理后的冷空气和热空气按一定的比例在一级空气混合室6中充分混合并达到设定的温度；从该混合室6中出来后的一定温度的空气经两个分支管路分别流出，其中一条支路管路中的空气由质量流量控制器8对其进行流量调节后进入含有电加热器24和气泡盘25的水箱11中，PID控制器7可以起到对质量流量控制器8进行数字化调节的作用，PID控制器23可以对水箱中的电加热器24的工作功率进行调节，从而起到调节水箱中水的温度的作用，进而实现调节空气湿度的目的，参数采集控制系统分别调节控制两条分支管路中的空气流量，使增湿后的空气和未增湿的空气按一定的比例在二级空气混合室13中充分混合并达到设定的湿度和温度；该混合室13中的一定温湿度的空气经出气口12流出。