一种湿度传感器响应时间测量装置及测量方法

摘要

本发明公开了一种湿度传感器响应时间测量装置及测量方法，装置包括湿度发生器、控湿电磁阀、恒温箱、待测传感器、测试仓、控干电磁阀、真空泵和输出记录装置。其中，测试仓密闭并通过控湿电磁阀和控干电磁阀分别与湿度发生器和真空泵相连，通过真空泵和湿度发生器对测试仓交替控制产生湿度变化。测试时，将待测传感器置于测试仓中，关闭控湿电磁阀，打开控干电磁阀，运行真空泵，通过真空干燥法使测试仓达到干燥状态；此后，关闭控干电磁阀，打开控湿电磁阀，由于测试仓内外压差作用，湿度发生器中的湿气迅速冲入测试仓，形成低湿到高湿的阶跃。通过输出记录装置记录待测传感器的阶跃响应，由此测得湿度传感器的响应时间。

说明书

技术领域

本发明涉及一种湿度传感器响应时间测量装置及测量方法，属于先进传感器测量技 术。

背景技术

湿度传感器广泛应用于工业、农业、气象、医药、家电等众多领域。响应时间是湿 度传感器重要的指标参数，在某些特殊应用场合，如气象监测中的探空仪应用被检湿度 可能发生快速变化，因此响应时间的指标至关重要。

湿度传感器响应时间需要通过特定的装置产生湿度阶跃信号并记录传感器在湿度 阶跃下的动态响应特性。2012年，赵成龙(人名)等人利用机械弹出装置将传感器从一 种湿度环境转移到另一种湿度环境，由此产生湿度阶跃信号，进而测量湿度传感器的响 应时间。在这种测试方法中，两种湿度环境分别由饱和盐溶液和湿度箱产生，由于饱和 盐溶液产生的湿度随温度发生变化，因此，无法精确控制，此外，在较低的温度下饱和 盐溶液可能凝固，无法提供所需的湿度，其次，测量中传感器发生剧烈运动，由此带来 的噪声会对测量产生影响，因此测量精度不高。2013年Stefano Borini(人名)等人提 出利用光学斩波器对湿气气流进行周期性屏蔽的方法产生湿度阶跃信号，进而测量湿度 传感器的响应时间。在这种测量方法中，传感器处于比较开放的环境，易受环境噪声的 影响，此外，斩波器叶片对气流的遮挡不能完全隔离湿气的渗透，事实上仍有部分湿气 会绕过叶片到达传感器表面，因此测量精度也受到影响。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种湿度传感器响应时间 测量装置及测量方法，这种测量装置和测量方法具有测量精度高、不易受环境噪声影响 等优点，尤其适合于低温下湿度传感器响应时间的测量。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种湿度传感器响应时间测量装置，包括恒温箱、测试仓、湿度发生器、真空泵和 输出记录装置，测试仓和湿度发生器均置于恒温箱内，测试仓密封，湿度发生器和测试 仓之间通过控湿电磁阀连通，同时真空泵和测试仓之间通过控干电磁阀连通，待测湿度 传感器置于测试仓内，恒温箱用于保持内部环境温度恒定，输出记录装置对待测湿度传 感器的检测数据进行输出和记录。

上述装置中，恒温箱用于使得测试温度保持恒定，湿度发生器用于产生高湿环境， 真空泵用于对测试仓进行真空干燥。测试仓密闭并通过控湿电磁阀和控干电磁阀分别与 湿度发生器和真空泵相连，控干电磁阀和控湿电磁阀交替打开，使得测试仓中交替产生 干湿两种环境。

一种湿度传感器响应时间测量装置的测量方法，包括如下步骤：

(1)将待测传感器置于测试仓中；

(2)使得恒温箱中的温度稳定在所需的测试温度；

(3)关闭控湿电磁阀，打开真空泵和控干电磁阀，通过真空干燥法对测试仓进行 干燥处理，根据相对湿度的定义，随着测试仓中的水汽分子被真空泵不断抽走，测试仓 中的相对湿度趋向于0；

(4)关闭控干电磁阀，打开湿度发生器和控湿电磁阀，在测试仓内外压差的作用 下湿气迅速充入测试仓，由此产生上升的湿度阶跃，湿度阶跃的理想程度由测试仓体积 和进气速度的比值决定，减小测试仓体积和增加进气速度可以使得湿度阶跃趋向于理想 状态；

(5)以打开电磁阀的瞬间为阶跃产生的起点，由输出记录装置记录待测传感器在 湿度阶跃发生后的输出信号，根据响应时间的定义，传感器输出变化量达到全部变化量 的63％所需的时间为传感器的响应时间，由此给出响应时间测量结果。

有益效果：本发明提供的湿度传感器响应时间测量装置及测量方法，利用真空到湿 气环境的突变形成湿度阶跃，通过测试仓进气速度和测试仓体积的设计可以获得近似理 想的阶跃。测量装置中的测试仓密闭，不易受周围环境影响。此外，通过温度箱的控制 可以在低温下实现湿度响应时间的测量，这对某些低温应用具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种湿度传感器响应时间测量装置，包括恒温箱3、测试仓5、湿度 发生器1、真空泵7和输出记录装置8，测试仓5和湿度发生器1均置于恒温箱3内， 测试仓5密封，湿度发生器1和测试仓5之间通过控湿电磁阀2连通，同时真空泵7和 测试仓5之间通过控干电磁阀6连通，待测湿度传感器4置于测试仓内，恒温箱3用于 保持内部环境温度恒定，输出记录装置8对待测湿度传感器4的检测数据进行输出和记 录。

一种湿度传感器响应时间测量装置的测量方法，包括如下步骤：

(1)将待测传感器4置于测试仓5中；

(2)使得恒温箱3中的温度稳定在所需的测试温度；

(3)关闭控湿电磁阀2，打开真空泵7和控干电磁阀6，通过真空干燥法对测试仓 5进行干燥处理，根据相对湿度的定义，随着测试仓5中的水汽分子被真空泵7不断抽 走，测试仓5中的相对湿度趋向于0；

(4)关闭控干电磁阀6，打开湿度发生器1和控湿电磁阀2，在测试仓5内外压差 的作用下湿气迅速充入测试仓5，由此产生上升的湿度阶跃，湿度阶跃的理想程度由测 试仓5体积和进气速度的比值决定，减小测试仓5体积和增加进气速度可以使得湿度阶 跃趋向于理想状态；

(5)以打开电磁阀2的瞬间为阶跃产生的起点，由输出记录装置8记录待测传感 器4在湿度阶跃发生后的输出信号，根据响应时间的定义，传感器输出变化量达到全部 变化量的63％所需的时间为传感器的响应时间，由此给出响应时间测量结果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。