本发明专利技术属于湿度传感器技术领域，特别是涉及一种用于准确测量湿度传感器响应恢复时间的快速湿度氛围切换装置。由位于腔体中的多个饱和盐溶液室、侧面磨砂镀膜的圆柱形转轴、位于转轴底部侧面扇形窗口中的湿度传感器和外接湿度传感器特性测试仪器组成。在圆柱形转轴转动的过程中，湿度传感器会在不同的湿度环境下进行快速地切换，从而实现由湿度传感器特性测试仪器测量湿度传感器的响应恢复时间曲线。本发明专利技术的主要优点是装置结构简单、成本低廉，湿度传感器在两种饱和盐溶液所产生的湿度气氛之间可以快速地切换，并且传感器不会接触外部空气，同时转动过程中也不会引起两个饱和盐溶液室之间的气氛交换。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于湿度传感器
，特别是涉及一种用于准确测量湿度传感器响应恢复时间的快速湿度氛围切换装置。
技术介绍
湿度传感器在环境监测、生物医学、农业生产、工业控制等方面有着广泛的应用， 具有极高的民用和工业应用价值。并且，随着工农业生产和科学研究对湿度测量要求的日趋提高，特别是近几年来，国内物联网的发展和兴起，使得人们湿度传感器的准确性和快速性提出了新的要求，这也给湿度传感器的准确测量和标定带来了新的挑战。响应恢复时间是指湿度传感器从一种湿度气氛到另一种湿度气氛过程中，信号稳定需要的时间。响应恢复时间是湿度传感器性能的重要参数之一，对于湿度传感器的应用范畴起着决定性的作用。由于湿度传感器通常工作在室温条件下，因此对于基于传统颗粒材料或者薄膜材料的湿度传感器，其响应恢复时间往往较长，大都在几十秒到数分钟之间。 对这些湿度传感器响应恢复时间的测量，国内通常采用两类方法(1)通过双压法改变湿度氛围，在传感器所处的测试腔体中冲入一定体积的高湿或低湿气体，改变器件所处的湿度氛围。这种方法准确度高，但是需要较长的平衡时间，导致响应恢复时间的测量结果不准确；( 利用两个饱和盐溶液瓶测量，不同的饱和盐对应着不同的湿度气氛，将传感器从一种饱和盐溶液瓶手动取出，并插入另一个饱和盐溶液瓶从而改变湿度氛围。这种方法所需的切换时间较短，可以下降至数秒，但是器件在切换过程中必然接触空气，这一方面相当于在测量响应恢复的过程中增加了一种新的湿度氛围(通常为20%至70%的相对湿度)，影响了测量的准确性，另一方面，饱和盐溶液瓶在打开过程中也会使得瓶中气氛与外界空气交换，影响了湿度氛围的准确度。最近，随着材料科学的发展，多种具有新型结构或组成的湿敏材料陆续被开发出来，其中不乏具有极快响应恢复特性的材料，如一些金属氧化物纳米棒，纳米纤维等。利用这些材料制作的湿度传感器响应恢复时间可以下降到数秒左右，因此，目前的测量设备已经难以满足对这些材料响应恢复时间准确测量的要求。如何快速的改变湿度传感器所处的气氛，并且避免接触空气以提高测量精度已经成为相关研究者所关注的重要问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服以上问题，提供一种能够用于准确测量湿度传感器响应恢复时间的快速湿度氛围切换装置。本专利技术的主要优点是装置结构简单、成本低廉，通过转轴改变湿度传感器位置方便快捷，湿度传感器在两种饱和盐溶液所产生的湿度气氛之间可以快速(小于Is)地切换， 从而准确地测量传感器的响应恢复时间；传感器不会接触外部空气，且转动过程中不会引起两个饱和盐溶液室之间的气氛交换。本专利技术所述的快速湿度氛围切换装置，其特征在于在实心腔体中镂空出相互独立的、分别具有上盖且密闭性良好的多个(一般为2 5个)饱和盐溶液室，在每个饱和盐溶液室的上盖上设置有注液口，通过注液口向每个饱和盐溶液室内注入能够产生不同湿度氛围的饱和盐溶液；在多个饱和盐溶液室的中间位置处设置有侧面磨砂镀膜的圆柱形转轴 8，圆柱形转轴8与每个饱和盐溶液室间都重叠一定区域；在圆柱形转轴8接近底部的侧面开有扇形窗口 13，在扇形窗口 13内放置湿度传感器10，湿度传感器10的电极输出端连接引线11，引线11通过圆柱形转轴8顶部的引线口 9外接湿度传感器特性测试仪器；即在圆柱形转轴8转动的过程中，湿度传感器10位于不同的饱和盐溶液室内，使湿度传感器10在不同湿度环境下进行快速地切换，从而由湿度传感器特性测试仪器测量湿度传感器10的响应恢复时间曲线。在饱和盐溶液室内注入的饱和盐溶液可以为LiCl (对应于11% RH)、MgCl2 (对应于 33 % RH)、Mg (NO3) 2 (对应于 M % RH)、NaCl (对应于 75 % RH)、KCl (对应于 85 % RH)、 ΚΝ03(对应于95% RH)等，从而在不同的饱和盐溶液室内形成不同的湿度氛围。进一步地，腔体(1)为长方体、正方体或圆柱体；饱和盐溶液室为长方体、正方体或圆柱体，其深度小于腔体(1)的高度，其上表面与腔体(1)的上表面相平；扇形窗口(13) 位于圆柱形转轴(8)的底部，圆柱形转轴(8)的底部高于饱和盐溶液室的液面；一般地，腔体⑴的体积为2 4X 10_3m3，以确保腔体内部空间足够加工出饱和盐溶液室及圆柱形转轴(8)；饱和盐溶液室的容积为0. 5 1 X 10 3,以保证饱和盐溶液湿度气氛发生需求。一般地，腔体(1)和圆柱形转轴(8)为不锈钢、铝或者铜材质，使得转动过程腔体 (1)不易晃动；在圆柱形转轴(8)的上表面设置有转动把手(12)，转动把手(1 为不锈钢、 铝、铜或塑料材质，与圆柱形转轴(8)为一体结构，或固定安装在圆柱形转轴(8)的上表面。附图说明图1 本专利技术所述的具有2个饱和盐溶液室的快速湿度氛围切换装置的结构示意图；图2 本专利技术所述的具有2个饱和盐溶液室的快速湿度氛围切换装置的俯视图；如图1和图2所示，各部分的名称为腔体1，第一饱和盐溶液室2，第二饱和盐溶液室3，第一注液口 4，第二注液口 5，第一饱和盐溶液6，第二饱和盐溶液7，圆柱形转轴8， 引线口 9，湿度传感器10，引线11，转动把手12，扇形窗口 13。通过第一注液口 4向第一饱和盐溶液室2内注入第一饱和盐溶液6，通过第二注液口 5向第二饱和盐溶液室3中注入第二饱和盐溶液7，然后封闭第一注液口 4和第二注液口 5，使饱和盐溶液室密闭；再在常温下静置10小时以上使得第一饱和盐溶液室2和第二饱和盐溶液室3内达到理论的湿度氛围值。第一饱和盐溶液室2和第二饱和盐溶液室3的尺寸相同，在第一饱和盐溶液室2 和第二饱和盐溶液室3的对称中心处设置实心圆柱形转轴8，圆柱形转轴8与第一饱和盐溶液室2和第二饱和盐溶液室3相互重叠一部分区域，圆柱形转轴8的底部要高于第一饱和盐溶液室2和第二饱和盐溶液室3中液面的高度，即使后面所述的扇形窗口 13的位置位于饱和盐溶液室的气体氛围处。在圆柱形转轴8的上表面设置有转动把手12，通过转动把手12带动圆柱形转轴8转动，从而使得湿度传感器10在两个饱和盐溶液室2、3之间进行切换。湿度传感器10的正面的横截面积通常小于1 X Icm2,厚度小于0. 3cm,因此在圆柱形转轴8侧面开有的扇形窗口 13的开口也很小(中心角小于5°，高度小于2cm)，从而圆柱形转轴8的转动不会引起两个饱和盐溶液室2、3之间的气氛交换，同时圆柱形转轴8侧面及与两个饱和盐溶液室 2、3接触的部位均采用磨砂工艺将表面粗糙化，从而减小圆柱形转轴8旋转过程中的气体泄漏的可能，将进一步杜绝饱和溶液室中的气氛相互影响。湿度传感器10在不同湿度环境下进行快速地切换，从而由湿度传感器特性测试仪器测量湿度传感器10的响应恢复时间曲线。图3 所测量的典型响应恢复特性曲线。由图3可以看出，传感器的复阻抗值改变时间小于ls，且曲线无波动或者锯齿，因此，可以说明本专利技术能够实现低于Is的湿度氛围切换。具体实施例方式实施例1 在长方体不锈钢腔体1 (长24cm、宽12cm、高15cm)内镂空出两个并列的圆柱形第一饱和盐溶液室2和第二饱和盐溶液室3，两个饱和盐溶液室2、3的半径均为5cm，深14cm， 两个饱和盐溶液室柱心的距离为12cm，其上表面与腔体的上表面相平；将圆柱形转轴8(半径2. 5cm，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种快速湿度氛围切换装置，其特征在于：在实心腔体中镂空出相互独立的、分别具有上盖且密闭性良好的多个饱和盐溶液室，在每个饱和盐溶液室的上盖上设置有注液口；在多个饱和盐溶液室的中间位置处设置有侧面磨砂镀膜的圆柱形转轴（８），圆柱形转轴（８）与每个饱和盐溶液室间都重叠一定区域；圆柱形转轴（８）的底部高于饱和盐溶液室的液面；在圆柱形转轴（８）接近底部的侧面开有扇形窗口（１３），在扇形窗口（１３）内放置湿度传感器（１０），湿度传感器（１０）的电极输出端连接引线（１１），引线（１１）通过圆柱形转轴（８）顶部的引线口（９）外接湿度传感器特性测试仪器；在圆柱形转轴（８）转动的过程中，湿度传感器（１０）位于不同的饱和盐溶液室内，使湿度传感器（１０）在不同湿度环境下进行快速地切换，从而由湿度传感器特性测试仪器测量湿度传感器（１０）的响应恢复时间曲线。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李国栋，漆奇，赵君，王培培，陈接胜，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82
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