一种适用于织物微气候仪的湿度测量装置制造方法及图纸

一种适用于织物微气候仪的湿度测量装置，其特征在于：在微气候空间７中放置干球温度传感器１和湿球温度传感器２，在湿球温度传感器２上裹有空心棉纱条３，棉纱条向下垂进入供水胶管４的里面，供水胶管的另一端与储水盒５相连，储水盒中盛有的水，湿球温度传感器与空心棉纱条之间用导热性能好的电绝缘材料隔离，两个温度传感器接温度转换电路，温度转换电路的信号输入计算机，计算机的运算程序按热工学原理公式得出微气候空间７中的相对湿度φ。具有一致性和重复性高的优点，可以对相对湿度进行稳定和可靠的测量。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种适用于织物微气候仪的湿度测量装置。
技术介绍
织物微气候仪是服装和纺织品热舒适性研究的重要实验设备之一。国内、外学者对织物微气候仪的研究很多，在检测模拟皮肤与试样(织物)间的微气候变化时，通常采用高分子膜电容式湿敏元件测量空气的相对湿度。但是，无论高档次或低档次的电容式湿敏元件，长期稳定性都不理想。湿敏元件的电容容值漂移往往引起相对湿度数据的很大误差，甚至失效和损坏。市场上出售的有些电容式湿敏元件产品的线性度、一致性和重复性都达不到实验要求。由此看来相对湿度测量的稳定性和可靠性是准确获得织物热湿综合传递数据的关键。根据热工学原理可知，如果测量得到了空气的干球温度和湿球温度，空气的相对湿度也就间接测量得到了。本技术采用稳定性好的温度传感器测量空气的干球温度和湿球温度，就可以获得稳定性好的空气相对湿度数据。
技术实现思路
为了提高湿度测量的长期稳定性，本技术提供一种适用于织物微气候仪的湿度测量装置，用该装置测得织物微气候仪中的干球温度和湿球温度后，就可以准确知道微气候仪里空气的相对湿度，一致性和重复性高，可以对相对湿度进行稳定和可靠的测量。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于织物微气候仪的湿度测量装置，其特征在于：在微气候空间7中放置干球温度传感器1和湿球温度传感器2，在湿球温度传感器2上裹有空心棉纱条3，棉纱条向下垂进入供水胶管4的里面，供水胶管的另一端与储水盒5相连，储水盒中盛有的水，湿球温度传感器与空心棉纱条之间用导热性能好的电绝缘材料隔离，两个温度传感器接温度转换电路，温度转换电路的信号输入计算机，计算机的运算程序按下列公式得出微气候空间7中的相对湿度：式中pv＝f(t，ts)＝pbs-A(t-ts)pv——空气中的水蒸气分压力，Pa；t——空气干球温度，℃；-->ts——空气的湿球温度，℃；pbs——对应于ts下的饱和空气水蒸气分压力，Pa，在0-50℃范围内根据饱和空气的水蒸气分压力值拟合成为一个具体的函数式；A＝(65+6.75/v)，其中v为空气流速，m/s，对于织物微气候仪内可取v＜0.25m/s；pb——对应于t下的饱和空气水蒸气分压力，Pa，在0-50℃范围内根据饱和空气的水蒸气分压力值拟合成为一个具体的函数式。本技术的原理：本技术的温度传感部分放置在织物13与模拟人造皮肤8之间的微气候空间7中，由于微气候空间7里的空气是未饱和空气，棉纱条3上的水分将蒸发，水分蒸发所需的能量先是来自湿棉纱条3的温度降低而放出的热量。棉纱条3上水分不断蒸发的结果导致棉纱条3水温继续下降并低于空气温度，使湿球温度传感器2的读数不断降低。当达到热湿平衡时，棉纱条3上水分蒸发的热量就全部来自微气候空间空气7的对流换热，棉纱条3上水分温度不再降低，此时测到的温度就是湿球温度。在达到热平衡时，湿棉纱条3水分蒸发所需的潜热完全来自空气，而这部分潜热又由水蒸气带回到空气中，所以不会使微气候空间7空气的焓发生改变。本技术的有益效果是，使得织物微气候仪的使用性能具有长期稳定性，在测试织物热湿综合传递数据时一致性和重复性好，结构简单。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术实施例的传感部分的结构示意图。其中1.干球温度传感器，2.湿球温度传感器，3.空心棉纱条，4.毛细供水胶管，5.储水盒，6.传感器导线。图2是图1传感部分在织物微气候仪中的位子示意图。其中，7.微气候空间，8.模拟人造皮肤，9.织物微气候仪内壁，10.电加热器，11.33℃恒温水浴，12.绝热层，13.织物。图3是本技术实施例的温度转换电路的信号放大电路图。图4是本技术实施例的温度转换电路的单片机部分电路图。图5是本技术实施例的单片机温度数据采集程序流程图。具体实施方式本技术的适用于织物微气候仪的湿度测量装置，在微空间7中放置干球温度传感器1和湿球温度传感器2，在湿球温度传感器2上裹有空心棉纱条3，棉纱条向下垂10mm进入供水胶管4的里面，供水胶管的另一端与储水盒5相连，储水-->盒中盛有3/4的水，湿球温度传感器与空心棉纱条之间用导热性能好的电绝缘材料隔离，两个温度传感器获得的电信号经温度转换电路处理后转换成干球温度值和湿球温度值，再通过计算机的计算得出空气中的相对湿度。所用计算公式：空气中的水蒸气分压力与空气的干、湿球温度之间的函数关系为：pv＝f(t，ts)＝pbs-A(t-ts)式中pv——空气中的水蒸气分压力，Pa；t——空气干球温度，℃；ts——空气的湿球温度，℃；pbs——对应于ts下的饱和空气水蒸气分压力，Pa，在0-50℃范围内根据饱和空气的水蒸气分压力值拟合成为一个具体的函数式；A＝(65+6.75/v)，其中v为空气流速，m/s，对于织物微气候仪内可取v＜0.25m/s。空气中的相对湿度就是：式中pb——对应于t下的饱和空气水蒸气分压力，Pa，在0-50℃范围内根据饱和空气的水蒸气分压力值拟合成为一个具体的函数式。在图1中，裹有空心棉纱条的温度传感器2用来测量湿球温度，相当于一个湿球温度计；没有裹空心棉纱条的温度传感器1用来测量干球温度，相当于一个干球温度计。本技术的传感部分放置在织物13与模拟人造皮肤7之间的微气候空间7，如图2所示。由于微气候空间空气是未饱和空气，棉纱条上的水分将蒸发，水分蒸发所需的能量先是来自湿棉纱条的温度降低而放出的热量。棉纱条上水分不断蒸发的结果导致棉纱条水温继续下降并低于空气温度，使湿球温度计的读数不断降低。当达到热湿平衡时，棉纱条上水分蒸发的热量就全部来自微气候空间空气的对流换热，棉纱条上水分温度不再降低，此时测到的温度就是湿球温度。在达到热平衡时，湿棉纱条水分蒸发所需的潜热完全来自空气，而这部分潜热又由水蒸气带回到空气中。所以不会使微气候空间空气的焓发生改变。棉纱条插入毛细供水胶管4中，由毛细供水胶管4供给水分。毛细供水胶管4的管口应低于湿球温度传感器2大约10mm，并且应保证高于储水盒5中的水面。毛细供水胶管4的另一端与储水盒5相连。储水盒5上部有一开孔，使得储水盒5内，外的气压平衡，以利于供水。图1中的温度传感器可以采用PN结温度传感器，也可以采用铂电阻温度传感-->器。本实施例中的温度转换电路由信号放大电路和采集数据的单片机两个部分组成。两个温度传感器产生的电信号经单片机处理后就可转换成干球温度值和湿球温度值。以下是温度转换电路部分的工作原理说明：采用PN结温度传感器的多路温度测量部分如图3所示。图中R41、R42、R43、R44、R45是半导体温度传感器HN15，U1，U2，U3，U4，U5是AD620仪表运算放大器。R2、R3产生一个基准电位接入AD620的3脚，R1n，R2n产生另一个电位接入AD620的2脚。由于半导体温度传感器R4n的电阻值是随温度变化而变化的，这样就在AD620的2、3脚之间产生了一个随温度变化而变化的模拟电信号。AD620将该模拟信号放大，从ADC处输出。单片机采集温度模拟信号的电路图见图4。通用稳压源U3提供一个5V的电源，DS1为工作指示灯。CON1是一个10孔插座，用于向ATMEGa8L-8PI写入数据采集指令程序。模拟信号从A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于织物微气候仪的湿度测量装置，其特征在于：在微气候空间（７）中放置干球温度传感器（１）和湿球温度传感器（２），在湿球温度传感器（２）上裹有空心棉纱条（３），棉纱条向下垂进入供水胶管（４）的里面，供水胶管的另一端与储水盒（５）相连，储水盒中盛有的水，湿球温度传感器与空心棉纱条之间用导热性能好的电绝缘材料隔离，两个温度传感器接温度转换电路，温度转换电路的信号输入计算机，计算机的运算程序按下列公式得出微气候空间（７）中的相对湿度φ：　　　　φ＝ｐ↓［ｖ］／ｐ↓［ｂ］　　　　式中ｐ↓［ｖ］＝ｆ（ｔ，ｔ↓［ｓ］）＝ｐ↓［ｂｓ］－Ａ（ｔ－ｔ↓［ｓ］）　　　　ｐ↓［ｖ］－空气中的水蒸气分压力，Ｐａ；　　　　ｔ－空气干球温度，℃；　　　　ｔ↓［ｓ］－空气的湿球温度，℃；　　　　ｐ↓［ｂｓ］－对应于ｔ↓［ｓ］下的饱和空气水蒸气分压力，Ｐａ，在０－５０℃范围内根据饱和空气的水蒸气分压力值拟合成为一个具体的函数式；　　　　Ａ＝（６５＋６．７５／ｖ），其中ｖ为空气流速，ｍ／ｓ，对于织物微气候仪内可取ｖ＜０．２５ｍ／ｓ；　　　　ｐ↓［ｂ］－对应于ｔ下的饱和空气水蒸气分压力，Ｐａ，在０－５０℃范围内根据饱和空气的水蒸气分压力值拟合成为一个具体的函数式。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于织物微气候仪的湿度测量装置，其特征在于：在微气候空间(7)中放置干球温度传感器(1)和湿球温度传感器(2)，在湿球温度传感器(2)上裹有空心棉纱条(3)，棉纱条向下垂进入供水胶管(4)的里面，供水胶管的另一端与储水盒(5)相连，储水盒中盛有的水，湿球温度传感器与空心棉纱条之间用导热性能好的电绝缘材料隔离，两个温度传感器接温度转换电路，温度转换电路的信号输入计算机，计算机的运算程序按下列公式得出微气候空间(7)中的相对湿度：式中pv＝f(t，t...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昌，徐卫林，叶锋，李文斌，李卫锋，
申请(专利权)人：武汉科技学院，
类型：实用新型
国别省市：83[]