一种相对湿度再变换的显示和控制方法.pdf

本发明公开了一种相对湿度再变换的显示和控制方法，克服了环境实验设备采用相对湿度控制法和水蒸气分压法造成的温度恶性循环上升和测定温度大于设定温度时湿度无法准确显示的问题，包括以下步骤，计算水蒸气分压值；根据设定温度值和水蒸气分压值计算出再变换相对湿度值；判定测定温度值和设定温度值，当测定温度值≥设定温度值时，显示器显示再变换相对湿度值，当测定温度值＜设定温度值时，显示器显示测定相对湿度值；最后PID计算加湿器输出量。

权利要求书
1.  一种相对湿度再变换的显示和控制方法，应用于环境实验设备，所述环境试验设备包括试验槽、加热器、加湿器、温/湿度传感器、显示器、控制加热器和加湿器的PID控制器等部件，该方法首先预设设定温度值和设定相对湿度值，其特征在于，还包括以下步骤：
计算水蒸气分压值；
根据设定温度值和水蒸气分压值计算出再变换相对湿度值；
判定测定温度值和设定温度值，当测定温度值≥设定温度值时，显示器显示再变换相对湿度值，当测定温度值＜设定温度值时，显示器显示测定相对湿度值；
PID计算加湿器输出量。

2.  根据权利要求1所述的一种相对湿度再变换的显示和控制方法，其特征在于，所述方法还进一步包括：
设定温度偏差值；
判定测定温度值是否大于设定温度值±温度偏差值；
如判定成立，显示器显示再变换相对湿度值；
如判定不成立，显示器显示测定相对湿度值。

3.  根据权利要求2所述的一种相对湿度再变换的显示和控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
显示器显示测定温度值;
将设定温度值和测定温度值输入PID进行计算；
PID根据计算结果调整加热器输出量。

4.  根据权利要求1所述的一种相对湿度再变换的显示和控制方法，其特征在于，PID计算加湿器输出量由设定水蒸气分压值与水蒸气分压值相比较计算出。

5.  根据权利要求4所述的一种相对湿度再变换的显示和控制方法，其特征在于，所述设定水蒸气分压值由设定温度值与设定湿度值相比较计算出。

6.  根据权利要求1所述的一种相对湿度再变换的显示和控制方法，其特征在于，PID计算加湿器输出量由设定相对湿度值与再变换相对湿度值比较计算出。

7.  根据权利要求1到3所述的一种相对湿度再变换的显示和控制方法，其特征在于，所述测定温度值由干球温度传感器测量，测定相对湿度值由静电容相对湿度传感器测量。

8.  根据权利要求1到3所述的任一种相对湿度再变换的显示和控制方法，其特征在于，所述测定相对湿度值由测定温度值和测定湿球温度值计算得出，所述测定温度值和测定湿球温度值由干/湿球温度传感器测量。

说明书一种相对湿度再变换的显示和控制方法
技术领域
本发明涉及用于环境实验设备的温湿度控制和显示的方法，而且更具体的涉及一种用于环境试验设备的相对湿度再变换的控制和显示方法。
背景技术
环境试验设备是用作于特定的温度、湿度环境的实验设备，通过对温度和湿度的控制，将试验环境的温、湿度条件保持在规定偏差范围内。为达到这种技术目的，现有的温湿度控制的环境试验设备采用的硬件结构包括：用隔热板制成的试验槽，试验槽连接着空调室，空调室包括用以降温和除湿的冷冻机，送风机、加热器、加湿器、温湿度传感器和温湿度控制器等部件。
上述结构的环境试验设备的原理在于，把传感器测量的温湿度输入到温湿度控制器，通过控制器内部的计算，控制冷冻机的开关或者调节冷冻机、加热器以及加湿器的输出量，以达到设定的温湿度。
比如设定温湿度30℃/50%RH的话，设定温度值（温度SV值）是35℃，设定相对湿度值(湿度SV值)50%RH。另外有试验槽内的温湿度传感器测量出来的实测值（温度PV值和湿度PV值）。这个设定值(SV值)和实测值（PV值）的比较，通过PID控制计算，得出加热器和加湿器的输出量以及冷冻机的制冷量的大小。
现有技术的环境实验设备一般采用相对湿度控制方式，包括使用干湿球温度传感器或者干球温度传感器和湿度静电容传感器两种测量方式。
如图1所示，采用干湿球温度传感器的话，用干球温度传感器测量值（PvT）和湿球温度测量值(PvT’)计算得出槽内相对湿度值（PvH），在与相对湿度测定值（SvH）进行比较来控制PID计算加热量和加湿量。
如图2所示，采用静电容相对湿度传感器测量的话，传感器测量值即为相对湿度值（PvH）,在与相对湿度设定值（SvH）进行比较来控制PID计算加热量和加湿量。
上述两种方法优点是简洁方便，但是相对湿度是受到温度高低影响的相对值。比如设定温湿度30℃/50%RH的控制箱，槽内加热器提升温度，相对湿度会下降。在同样绝对水分量的状态下，30℃上升到31℃的话，本来50%的相对湿度可能降低到47.5%。在这样的状态下，会产生控制器判断湿度下降→增加了加湿器的输出→加湿器的热量又导致槽内温度上升→槽内温度再次下降→再次增加了加湿器输出的恶性循环。
为了解决上述温湿度恶性循环的现象，日本专利登陆号码2928151的《水蒸气分压控制》采用水蒸气分压控制的方法。如图3所示，其特点是：设定值和实测值用内部计算转换成设定水蒸气分压值（SvPh）和测定水蒸气分压值（PvPh）,两者输入PID进行比较来控制加湿器的输出。由于水蒸气分压值是没有受到温度影响的绝对值，所以采用上述控制方法温度上升是也能达到设定的水蒸气粉压制，不会增加加湿器的输出，能够防止加湿器持续输出加热的恶性循环。目前各个环境实验设备厂家均采用这种控制方法作为产品的主要设计思路。
水蒸气分压控制能解决温度一直上升的问题，但还是存在温度上升时显示湿度偏低的问题。比如上述的例子30℃/50%RH控制时，由于各种各样的原因，如果温度上升到31℃，湿度显示仍然为47.5%RH，这样的话显示湿度一直达不到设定湿度值,使用者无法判断湿度是否达到设定值。
发明内容
本发明的目的是为了解决环境实验设备采用相对湿度控制方式产生的持续加温的恶性循环问题和采用水蒸气分压控制方式产生的显示湿度一直达不到设定湿度值问题，提供一种相对湿度再变换的显示和控制方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种相对湿度再变换的显示和控制方法，应用于环境实验设备，所述环境试验设备包括试验槽、加热器、加湿器、温/湿度传感器、显示器、控制加 热器和加湿器的PID控制器等部件，该方法首先预设设定温度值和设定相对湿度值，还包括以下步骤：
计算水蒸气分压值；
根据设定温度值和水蒸气分压值计算出再变换相对湿度值；
判定测定温度值和设定温度值，当测定温度值、≥设定温度值时，显示器显示再变换相对湿度值，当测定温度值＜设定温度值时，显示器显示测定相对湿度值；
PID计算加湿器输出量。
进一步的，所述方法还包括：
设定温度偏差值；
判定测定温度值是否大于设定温度值±温度偏差值；
如判定成立，显示器显示再变换相对湿度值；
如判定不成立，显示器显示测定相对湿度值。
进一步的，所述方法还包括：
显示器显示测定温度值;
将设定温度值和测定温度值输入PID进行计算；
PID根据计算结果调整加热器输出量。
进一步的，PID计算加湿器输出量由设定水蒸气分压值与水蒸气分压值相比较计算出。
进一步的，所述设定水蒸气分压值由设定温度值与设定湿度值相比较计算出。
进一步的，PID计算加湿器输出量由设定相对湿度值与再变换相对湿度值比较计算出。
进一步的，所述测定温度值由干球温度传感器测量，测定相对湿度值由静电容相对湿度传感器测量。
进一步的，所述测定相对湿度值由测定温度值和测定湿球温度值计算得出，所述测定温度值和测定湿球温度值由干/湿球温度传感器测量。
采用本发明提供的一种相对湿度再变换的显示和控制方法，通过计算出再变换相对湿度值，并将设定相对湿度值和再变换相对湿度值进行比较，计算出加湿量，并通过测定温度值和设定温度值之间的比对，判定显示再变换相对湿度值或相对湿度值，解决了采用相对湿度控制方式产生的持续加温的恶性循环问题和采用水蒸气分压控制方式产生的当设定温度大于测定温度时显示湿度一直达不到设定湿度值问题。
附图说明
图1为现有技术采用干湿球传感器的相对湿度控制方法的流程示意图；
图2为现有技术采用静电容相对湿度传感器的相对湿度控制方法的流程示意图；
图3为现有技术采用水蒸气分压控制方法的流程示意图；
图4为本发明环境测试设备的硬件系统结构图；
图5为本发明一个实施例的再变换湿度显示和控制方法的流程示意图；
图6为本发明另一个实施例的再变换湿度显示和控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图4～6所示，图4为本发明的环境测试设备的硬件系统结构图；图5为本发明一个实施例的再变换湿度显示和控制方法的流程示意图；图6为本发明一个实施例的再变换湿度显示和控制方法的流程示意图。
一种环境测试设备，包括：试验槽110、温度传感器142、湿度传感器145、空调机120、电器计装部分140、冷冻回路130和电源146，所述空调机120由送风机121、加热器122、蒸发器123和加湿器144组成。温度传感器142和湿度传感器145连接电器计装部分140，测量温度和湿度，得到测定温度值（PvT）和测定相对湿度值（PvH）。所述电器计装部分包括PID控制器141和显示器，加热器122和加湿器144通过固态继电器143与电源连接，PID控制器141连接固态继电器发送电源的开关信号。所述蒸发器123与冷冻回路130相连接。
环境测试设备的传感器可为干/湿球传感器或者静电容相对湿度传感器，在工作时把传感器测量的测定温度值（PvT）和测定相对湿度值（PvH）输入到PID控制器141，通过PID控制器141内部的计算，控制冷冻回路130的开关或者调节蒸发器123、加热器122以及加湿器144的输出量，以达到设定的温湿度。
作为一个优选实施例，图5为本发明基于上述硬件设备的一种相对湿度再变换的显示和控制方法，包括：
a.向PID控制器输入设定温度值（SvT）和设定相对湿度值（SvH），并计算出设定水蒸气分压值（SvPh）；
b.温度传感器和湿度传感器测量试验槽内的温度和湿度，得到测定温度值（PvT）和测定相对湿度值（PvH）；
c.显示器显示测定温度值（PvT）；
d.根据测定温度值（PvT）和测定相对湿度值（PvH）计算出槽内水蒸气分压值（PvPh）；
e.根据设定温度值(SvT)和水蒸气分压值（PvPh）计算出再变换相对湿度值（再变换PvH）；
f.当测定温度值（PvT）≥设定温度值（SvT）时，显示器显示再变换相对湿度值（再变换PvH），当测定温度值（PvT）＜设定温度值（SvT）时，显示器显示测定相对湿度值（PvH）；
g.将设定温度值(SvT)和测定温度值（PvT）输入PID计算，得出加热器输出量(MvD);
h.将设定设定水蒸气分压值（SvPh）和槽内水蒸气分压值（PvPh）输入PID计算，得出加湿器输出量(MvW)。
作为另一个优选实施例，图6为本发明的另一种相对湿度再变换的显示和控制方法，包括以下几个步骤：
a.向PID控制器输入设定温度值（SvT）和设定相对湿度值（SvH）；
b.温度传感器和湿度传感器测量试验槽内的温度和湿度，得到测定温度值（PvT）和测定相对湿度值（PvH）；
c.显示器显示测定温度值（PvT）；
d.根据测定温度值（PvT）和测定相对湿度值（PvH）计算出槽内水蒸气分压值（PvPh）；
e.根据设定温度值(SvT)和水蒸气分压值（PvPh）计算出再变换相对湿度值（再变换PvH）；
f.当测定温度值（PvT）≥设定温度值（SvT）时，显示器显示再变换相对湿度值（再变换PvH），当测定温度值（PvT）＜设定温度值（SvT）时，显示器显示测定相对湿度值（PvH）；
g.将设定设定温度值(SvT)和测定温度值（PvT）输入PID计算，PID根据计算结果调整加热器输出值（MvD）；
h.将设定相对湿度值（SvH）和再变换相对湿度值（再变换PvH）输入PID计算，PID根据计算结果调整加湿器输出量(MvW)。
上述两种方法，在温度变化的过程中，会产生实际测量的湿度值和显示值的偏差。为解决这个问题，步骤F还可变换为：
i设定温度偏差值（T’）；
ii判定测定温度值（PvT）是否大于1设定温度值（SvT）±温度偏差值（T’）；
iii如判定成立，显示器显示再变换相对湿度值（再变换PvH），
iv如判定不成立，显示器显示测定相对湿度值（PvH）。
上述两种方法，通过计算出再变换相对湿度值（再变换PvH），并将再变换相对湿度值（再变换PvH）输入PID控制器141进行比较，计算出加湿量(MvW)，通过测定温度值和设定温度值之间的比对，判定显示再变换相对湿度值或相对湿度值，解决了采用相对湿度控制方式产生的持续加温的恶性循环问题和采用水蒸气分压控制方式产生的显示湿度一直达不到设定湿度值问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。