技术文章

1前言

温湿度测量是现代测量发展出来的一个领域，尤其是湿度的测量不断前进，经历了长度法、干湿法,直至今天的电测量，使湿度测量技术日渐成熟。时至今日，由于我们不再满足于湿度的测量，尤其是一些场所的监控直接要求实时记录其全过程的温湿度变化，并依据这些变化认定储运过程的安全性，导致了新的温湿度测量仪器——温湿度无纸记录仪的诞生。

温湿度无纸记录仪是对温湿度参数进行测量并按照预定的时间间隔将其储存在内部存储器中，在完成记录后将其联接到PC机，利用适配软件将存储的数据提出并按其数值、时间进行分析的仪器。利用该仪器可确定储运过程、实验过程等相关过程没有任何危及产品安全的事件发生。

下面以厦门科昊自动化有限公司生产的KH300G温湿度无纸记录仪为例介绍温湿度无纸记录仪的原理及应用。

2温湿度无纸记录仪的原理

温湿度无纸记录仪由3大部分组成：测量部分、仪器本体、PC界面，如图1所示。下面分别介绍这3部分。

21测量部分

由*互换的多种温湿度传感器组成，不同的探头完成不同的功能。

温湿度一体壁挂传感器通用探头，应用于通用测量，包括厂房、实验室、货柜空间等的空间测量。

温湿度一体管道传感器狭小空间用探头，应用于要求狭小空间的使用、对产品破坏小的场所。例如博物馆保存雕塑、雕刻等艺术品；化石企业；工程建筑、桥梁建筑监测混凝土干燥等场合。


以上探头为*互换探头，均可以进行联接，完成不同功能。

22仪器本体

KH300Ｇ彩色无纸记录仪能输入十六个通道。仪表具有全隔离输入功能，集热电偶信号、热电阻信号、标准电压、标准电流、脉冲频率信号于一体。输出采用模块化结构，可提供报警、馈电、变送、打印、通讯等功能。仪表具有强大的显示功能，高精度棒图显示、实时曲线显示、历史曲线追忆、报警状态显示，同时可直接查询某年、月、日、时、分、秒的数据，快捷方便。数据可通过任意U盘导出,U盘即插即读无需任何操作。直接连接微型打印机，可打印时间的实时数据、历史数据和曲线数据；使用RS485通讯，可与组态王、MCGS等专业软件进行组态。采用标准MODBUS通讯协议。


所有的无纸记录仪均大致遵循这样一个模式，所不同的是，有些记录器将测量部分置于记录器内部，有些记录器采用单独可*互换的探头。采用前一种方式，其特点是可将产品体积变小，但却带来占用存储资源、校准不便等问题，也不能同时运用标准产品完成多种功能，同时，还带来由于电池限制而导致监测范围变窄等问题；运用后一种电路，由于传统探头采用模拟输出，这样也带来需要A/D转换，要求对应不同量程和不同输入进行不同的电路或参数变换两个问题。

基于以上原因，对我们提出了新的设计任务，在这方面，厦门科昊自动化有限公司走在前边。我司探头采用数字技术，符合一致的协议，消除了A/D转换的问题。同时由于测量和记录部分的分离，zui大限度地拓宽了应用范围。由于采用单总线协议及DIO总线技术，使其资源大大节约。

KH300G彩色无纸记录仪应用范围很广，涵盖几乎所有需要有温湿度数据存档的地方，由于采用多种特色探头，使其可应用在众多领域。

3典型应用

31食品储运

食品储运过程并不只是一个时间问题，而且食品保存中的相对平衡湿度，直接影响菌类的生长，所以它也是保证食品安全的一项重要指标。例如：在平衡相对湿度为95％RH至91％RH范围内，易于滋生的菌类为沙门氏菌、波林特菌、乳酸菌、霉菌和酵母菌。而食物保存周期也与温度、平衡相对湿度有关，平衡相对湿度值为81％RH时，蛋糕的保质期在27℃时为14天、21℃时为24天，如果平衡相对湿度提高到85％RH，这些指标将降低为27℃时8天、 21℃时12天，吸湿物质的平衡相对湿度起了决定性作用。平衡相对湿度定义为物质与空气中的水不进行交换情况下由周围空气获取的湿度值。这个定义很清楚，为了成功地储存和保持这些产品，环境气候的控制及包装必须明确标注。同时，很多食品保存在过于干燥的场合，其口感都会变坏。针对这种情况，要求实时记录温湿度变化，保证食品安全。

当长途运输或者海运冷冻冷藏食品时，如何在接收时证明货物一直处于规定的温湿度条件是件非常重要的事。解决争议的做法就是在发货的时候给货舱中放置一个记录器并启动它，温湿度记录器有一个精密的内部时钟，准确地记录时间间隔的温湿度数据，在取出时可以方便地利用电脑察看图形文件及报警值，判断是否超过容许值,承运方是否有责任也会立即知晓。

32博物馆文物和档案的管理

　　这是温湿度记录器应用的另一个大的领域，而记录器在其中又是很有特色的产品。档案的纸张在温湿度适宜的条件下可以多存放一些时间，而一旦温湿度条件遭到破坏，纸张将要变脆，重要资料也将随之荡然无存，对档案馆进行温湿度记录是必要的，可以预防恶性事故的发生。使用温湿度记录器将使温湿度记录的工作得以简化，也将节约文物保管的成本，使这一工作得以科学化，不受过多的人为因素干扰。同时由于采用Hygroclipsc04这样的微小探头，保证了在把艺术品的破坏降到zui小的前提下，文物的色彩和形状不受损毁。

33建材实验

　　在建材尤其是混凝土干燥过程中，我们应注意其干燥趋势，这是评价产品性能的指标之一，也为建筑施工方提供了可靠的数据。应用温湿度记录器可以将此数据记录并提供给建材研究方，为施工提供帮助。尤其是在军事建筑中，时间就是生命，准确把握混凝土干燥时间以先发致敌，为有效地将有生力量提供到战场上提供了保证，

34农业及畜牧业

　　农业及畜牧业生产，尤其是一些经济作物的生产，在其幼苗期要详细记录温湿度值。而在农业应用中，由于恶劣环境——肥料、粪便等造成的酸碱性环境使湿度产品漂移，超出其他环境，这样就要求湿敏电容漂移较小、整机校准方便。气候记录，KH300G无纸记录仪对农业及气象分析具有很重要的意义。

35建筑验收

　　主要体现在智能楼宇的验收。由于建筑行业的验收项目多，除暖通空调指标外，其他诸如射线强度、甲醛浓度等，建筑部要求符合人体健康指标，也要监测，这些指标直接关系到人体健康。如果在这些指标不明的情况下，测试人员进入这些场所并长期在其间进行记录，对测试人员的人身健康非常有害，而应用记录器就保证在取得可靠数据的同时保护测试人员的人身安全。

36重要医卫场所

　　按照《医院洁净手术部建筑技术规范征求意见稿》的要求，手术室的温湿度必须控制在一定的范围内：温度在22℃～25℃；相对湿度在 45％RH～60％RH。适宜的环境温湿度对操作者和病人都是非常重要的。当室温超过28℃，湿度大于70％RH时，易有闷热、出汗、烦燥、疲劳等反应，容易影响安定的情绪和敏捷的思维，使操作者的技术水平不能得到很好的发挥。同时病人也会出现心率快、出汗多等症状而增加手术难度；当室温低于20℃时，只穿手术衣的操作者会感到冷，易影响操作的灵敏性和准确性，尤其是手指的细微动作。裸露的病人由于机体创伤，抵抗力处于低下水平，更易发生感冒等并发症。室内湿度低，物体表面浮尘随某些动作，如铺单、开关门等造成气流改变而悬浮在空气中。手术间的内外温差大，开门后部分区域的空气形成蜗流，风速增大到约为手术间原风速的4倍，此时物体表面附着物迅速飘浮在空气中。根据美国CDC的调查表明，手术室空气中浮游菌数在700cfu/m3～800cfu/m3时就有经空气而感染的危险。从结果可见，手术时铺单至铺单后2小时空气污染zui严重，此时正是手术阶段。由于受重力作用，室内飘尘可直接沉降到手术创面或操作者的手或手术器械上，因此加强控制此期间的空气污染对预防手术后切口感染是至关重要的。要求卫生防疫部门通过自己的监测确认各个医院手术室的达标情况，记录器是一种很好的手端，减少了人员浪费，保证了执法的公正性。

37管路维护

　　管路里的湿气会促进微生物生长，管道发霉就是这样形成的。这不但影响空气流动，还会滋生大量细菌。这些遭到污染的区域对健康构成威胁，并zui终导致室内空气质量（IAQ—IndoorAirQuality）恶化。芬兰欧立法（OyLifa）公司利用罗卓尼克（ROTRONIC）温湿度记录器和一辆微型卡车找到了非常好的办法来研究管道状况、远程视频设备及检查管路。

4小结

　　无人值守的无纸记录仪为操作人员节省时间，可以在人不便参与的场合工作，提供了准确的数据，也为事后分析提供了便捷的途径。真正的解决了库房温湿度的测量与记录，方便对数据进行分析，保存。也能以多种界面清晰直观的了解温湿度的变化情况。
 

欢迎广大使用人士，并提出更好的方案！

                                                                                                              厦门科昊自动化有限公司

                                                                                                                  2010年10月18日