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CN111044567A - 一种可快速测量极低露点的冷镜式露点仪 - Google Patents

一种可快速测量极低露点的冷镜式露点仪 Download PDF

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CN111044567A
CN111044567A CN201911407807.6A CN201911407807A CN111044567A CN 111044567 A CN111044567 A CN 111044567A CN 201911407807 A CN201911407807 A CN 201911407807A CN 111044567 A CN111044567 A CN 111044567A
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CN
China
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dew point
mirror surface
mirror
pipeline
temperature
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Application number
CN201911407807.6A
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宋巍巍
顾正华
盖文
吴亚华
韩杰
张文清
顾光武
曾星
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Nanjing Engma Instrument Technology Co ltd
Unit 63837 Of Pla
Original Assignee
Nanjing Engma Instrument Technology Co ltd
Unit 63837 Of Pla
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Abstract

本发明涉及露点温度测量领域,尤其涉及一种可快速测量极低露点的冷镜式露点仪,其包括气路系统、光路系统、制冷系统和控制系统,气路系统包括测试腔、采样管路和辅助增湿单元,辅助增湿单元包括增湿管路和电磁阀,增湿管路两端连接于采样管路两个开口;光路系统包括发射光源、镜面和光敏接收器,镜面位于测试腔内部,发射光源照射镜面,反射光被光敏接收器接收;制冷系统包括半导体制冷器和为半导体制冷器做预制冷处理的压缩机制冷器,半导体制冷器的冷端连接于镜面底部,半导体制冷器的热端安装在压缩机制冷器的蒸发器上;控制系统与气路系统、光路系统和制冷系统均电连接。本发明可测量极低露点,测量速度快,准确度高、稳定性强。

Description

一种可快速测量极低露点的冷镜式露点仪
技术领域
本发明涉及露点温度测量领域,尤其涉及一种可快速测量极低露点的冷镜式露点仪。
背景技术
湿度作为评价气体中水分含量的计测参数,在许多民用和国防科研生产领域具有严格的指标要求,随着科学技术的发展,湿度测量的应用领域不断地扩大,要求也越来越高。例如在兵器、航天、航空、核能、船舶、电子工业,以及总装、二炮、海军、空军等系统,广泛地使用各种压缩气体,压缩气体的湿度合格与否影响到武器装备能否正常使用。压缩气体的湿度大多数属于低湿度范围,用于测量压缩气体湿度的各种低湿度测量仪器或传感器,都需要定期采用湿度计量标准进行检定或校准;露点温度是指气体冷却过程中水蒸气开始冷凝成水或冰时的温度值,精确地揭示了气体的湿度概念。
冷镜式露点仪可以满足大多数低湿度检定校准的需要,也可用于低湿度范围的精密湿度测量,在湿度领域是重要通用的计量科学仪器设备;传统的冷镜式露点仪在测量露点温度时,由于气体中的水气含量很低,即使在镜面上形成一层很薄的霜层也需要几个小时的时间,测量时间长,测量速度十分缓慢;其次,现有的冷镜式露点仪的制冷模块无法使镜面温度降至极低,对极低露点的测量具有局限性;
鉴于此,为克服上述缺陷,提供一种可快速测量极低露点的冷镜式露点仪成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种可快速测量极低露点的冷镜式露点仪,可测量极低露点,测量速度快,准确度高、稳定性强。
为解决以上技术问题,本发明的技术方案为:一种可快速测量极低露点的冷镜式露点仪,包括气路系统,包括测试腔、采样管路和辅助增湿单元,所述测试腔包括进气和出气口,采样管路连接于进气口,采样管路侧壁轴向依次开设有两个开口,所述辅助增湿单元包括增湿管路和电磁阀,增湿管路两端连接于采样管路两个开口,电磁阀设于增湿管路端口和采样管路的开口之间设有用于控制增湿管路和采样管路之间通断;
光路系统,包括发射光源、镜面和光敏接收器,镜面位于测试腔内部,发射光源照射镜面,反射光被光敏接收器接收;镜面底部设有用于测量镜面温度的测温电阻;
制冷系统,用于对镜面进行降温,包括半导体制冷器和为半导体制冷器做预制冷处理的压缩机制冷器,半导体制冷器的冷端连接于镜面底部,半导体制冷器的热端安装在压缩机制冷器的蒸发器上;
控制系统与气路系统、光路系统和制冷系统均电连接,用于控制电磁阀的开合;用于采集光敏接收器的光电信号和测温电阻的温度信号并根据光电信号和温度信号控制制冷系统对镜面的制冷及加热,使镜面上的冷凝层达到动态平衡状态,用于采集冷凝层动态平衡状态时测温电阻的温度信号,即露点温度。
按以上方案,所述增湿管路由尼龙材料制成,尼龙材料为吸湿不透气材料,大气中的水汽分子通过尼龙材料上的细密孔隙进入采样管路,采样管路内湿度会与大气中湿度达到里外平衡,开启电磁阀可以把增湿管路内的水汽分子带入采样气路以达到增湿的目的。
按以上方案,所述测试腔包括底座和设于底座上的顶盖,底座两侧设有进气口和出气口,顶盖底端内凹与底座构成中空腔室,镜面位于腔室中,进气口和出气口与腔室连通位于腔室两端;发射光源和光敏接收器均位于顶盖中,顶盖中开设有用于光路传输的光路通道;所述底座和顶盖可拆分式密封连接;所述测试腔采用合金材料氧化处理加工而成且测试腔内部黑化处理;
在测量极低露点温区时,镜面结露或霜的量非常少,且镜面充分光滑无黏滞力,形成的微量露或霜会被气流带走,镜面周边气体如果形成涡流或有剧烈的温度场分布,会对露点温度的测量造成相应的影响,所以测试腔体结构的设计直接影响镜面露点的稳定程度;测试腔采用合金材料氧化处理加工而成且测试腔内部黑化处理,测试腔由合金材料氧化处理加工而成,使其具有一定的抗腐蚀能力,黑化处理减少光的二次反射,提高测量准确度;测试腔结构简单,容积较小,能够保证气体流动顺畅,从而有效的减少气流扰动所造成的干扰,底座和顶盖可拆分式密封连接,可拆分形式在镜面受到样气污染后能将测试腔体部件取出,方便清洁镜面,同时也便于日后的清理及维护,多层次的密封形式,保持测试腔的气密性,防止被测气体受外部环境空气干扰,提高测量准确度。
按以上方案,所述采样管路为内部高精度抛光的不锈钢管路;优选的,采样管路采用EP级内壁抛光的不锈钢管路,尽可能的减少附着在管路壁上的微量水分子,有效的改善极低露点测量时响应时间较长的问题,所有进气和出气管路上的接头全部采用VCR形式密封,内抛光的不锈钢管路采用精密激光焊接方式,确保管道内部无死角,气路流通顺畅。
按以上方案,所述镜面采用导热性能良好的铜材料,其表面镀铑或镀金,使其具有稳定的反射系数并具有一定的抗腐蚀性能;镜面下部和半导体制冷器之间设有铜块,测温电阻设于铜块中,铜块和半导体制冷器之间保持良好的导热性,可以使铂热电阻与镜面的温度梯度减小到最小;测温电阻为PT100铂热电阻。
按以上方案,所述气路系统还包括设于测试腔出气口的压力传感器和流量计;压力传感器测得当前管道内样气的压力进行常压下的标准露点值换算,样气经流量计排出,流量计便于观察样气的流通特性是否稳定,且流量值是否在合理范围内。
按以上方案,所述半导体制冷器由四级半导体制冷片堆叠而成;半导体制冷片为帕尔贴元件,为获得不同程度的低温可采用多级叠加的办法,四级致冷时冷热端温差可达105℃。
按以上方案,所述压缩机制冷器包括压缩机、冷凝器和蒸发器;压缩机吸入从蒸发器出来的低压力的蒸汽,压缩使之压力升高后送入冷凝器,在冷凝器中冷凝成压力较高的液体,经过膨胀后,成为低压力的液体后,送入蒸发器,在蒸发器中吸热蒸发而成为低压力的蒸汽,再送入压缩机,完成制冷循环。
按以上方案,所述控制系统包括微处理器、镜面温度测量电路、A/D转换电路、D/A转换电路、功率运放电路和电源;A/D转换电路和D/A转换电路均电连接于微处理器,镜面温度测量电路电连接于A/D转换电路,功率运放电路电连接于D/A转换电路;
镜面温度测量电路用于将测温电阻的阻值大小转换为对应的电压信号;A/D转换电路用于接收测温电阻的电压信号和光敏接收器的光电信号,并将电压信号和光电信号转换为数字信号传输至微处理器,经微处理器处理输出制冷数字信号至D/A转换电路,经过功率运放电路反馈至制冷系统,实现对镜面的制冷及加热;微处理器还用于控制发射光源发射光线,用于控制电磁阀开合;电源用于给发射光源供电。
按以上方案,所述镜面温度测量电路为四线制测温电路,在保证较高测量精度的同时,还具有很好的可靠性、稳定性和抗干扰能力。
本发明具有如下有益效果:
一、本发明的制冷模块采用压缩机制冷器和半导体制冷器相结合的方式对镜面进行温度控制,最后使镜面温度平衡在被测气体露点温度上,镜面设于半导体制冷器冷端,半导体制冷器的热端安装在压缩机制冷器的冷却器(或蒸发器)上,压缩机制冷器为大功率的制冷机,为半导体制冷器做预制冷处理,保证镜面温度可以降到很低的温度,露点仪也不需要配备循环冷却水装置,可检测极低露点;半导体制冷器的制冷控制方式是电流控制,可以实现高精度的温度控制,准确度高,稳定性强,使用方便;
二、在测量极低露点温区时,由于气体中的水气含量很低,即使在镜面上形成一层很薄的霜层也需要很长时间,本发明的辅助增湿单元解决了镜面在极低露点下稳定时间长的问题,以提升低湿度范围的测量速度,辅助增湿单元使镜面快速结霜,当样气极度干燥时,依然能够保证测量速度和结果的稳定性,使之快速准确的稳定下来,达到快速测量的目的。
附图说明
图1为本发明实施例整体结构示意图;
图2为本发明实施例气路系统的结构示意框图;
图3为本发明实施例中辅助增湿单元的增湿原理示意图;
图4为本发明实施例中使用辅助增湿单元后的效果对比图;
图5为本发明实施例控制系统的结构示意框图。
附图标记:1、测试腔;101、底座;101a、进气口;102b、出气口;102、顶盖;103、腔室;2、采样管路;3、增湿管路;4、电磁阀;5、发射光源;6、镜面;7、光敏接收器;8、测温电阻;9、半导体制冷器;10、压缩机制冷器;11、压力传感器;12、流量计;13、隔热层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
请参考图1至图5,本发明为一种可快速测量极低露点的冷镜式露点仪,其包括气路系统、光路系统、制冷系统和控制系统;
气路系统包括测试腔1、采样管路2和辅助增湿单元,测试腔1包括进气口101a和出气口101b,采样管路2连接于进气口101a,采样管路2侧壁轴向依次开设有两个开口,辅助增湿单元包括增湿管路3和电磁阀4,增湿管路3两端连接于采样管路2两个开口,电磁阀4设于增湿管路3端口和采样管路2的开口之间设有用于控制增湿管路3和采样管路2之间通断;
光路系统包括发射光源5、镜面6和光敏接收器7,镜面6位于测试腔1内部,发射光源5照射镜面6,反射光被光敏接收器7接收;镜面6底部设有用于测量镜面6温度的测温电阻8;
制冷系统用于对镜面6进行降温,包括半导体制冷器9和为半导体制冷器9做预制冷处理的压缩机制冷器10,半导体制冷器9的冷端连接于镜面6底部,半导体制冷器9的热端安装在压缩机制冷器10的蒸发器上;
控制系统与气路系统、光路系统和制冷系统均电连接,用于控制电磁阀4的开合;用于采集光敏接收器7的光电信号和测温电阻8的温度信号并根据光电信号和温度信号控制制冷系统对镜面6的制冷及加热,使镜面6上的冷凝层达到动态平衡状态,用于采集冷凝层动态平衡状态时测温电阻8的温度信号,即露点温度。
参阅图1,光路系统中,由发射光源5发射的光电信号通过镜面6反射,送入测量定向反射光强度的光敏接收器7。气体从左侧的进气口101a进入,经过镜面6时,镜面6非常清洁、干燥时,反射光的强度最大,反之,当镜面6上开始结露,此时光照在镜面6上后会出现漫反射,光敏接收器7接收到的反射光信号也会减弱。当镜面6的温度高于气体的露点温度时,被测气体从进气口101a进入测试腔1,此时镜面6为清洁、干燥状态,发射光源5发出的光线投射在镜面6上基本上完全反射,然后由光敏接收器7接收信号并及时反馈输出光电信号,促使控制系统回路控制制冷系统对冷镜进行致冷;镜面6温度随着制冷器的制冷作用会持续下降,直到至该气体的露点温度附近时,冷镜上逐渐开始结露(霜),这时之前的入射光射在镜面6上会导致漫反射现象,光敏接收器7接收到的反射光信号随之减少,此变化经控制系统的响应,最终进入动态平衡状态,使镜面6温度保持在样气露点温度上。
气路系统中,在测量极低露点温区时,镜面6结露或霜的量非常少,且镜面6充分光滑无黏滞力,形成的微量露或霜会被气流带走,镜面6周边气体如果形成涡流或有剧烈的温度场分布,会对露点温度的测量造成相应的影响,所以测试腔1结构的设计直接影响镜面6露点的稳定程度;本实施例中的测试腔1包括底座101和设于底座101上的顶盖102,底座101两侧设有进气口101a和出气口101b,顶盖102底端内凹与底座101构成中空腔室103,镜面6位于腔室103中,进气口101a和出气口101b与腔室103连通位于腔室103两端;发射光源5和光敏接收器7均位于顶盖102中,顶盖102中开设有用于光路传输的光路通道;测试腔1采用合金材料氧化处理加工而成,使其具有一定的抗腐蚀能力;为了减少光的二次反射,测试腔1内部还需进行黑化处理;测试腔1的结构简单,容积较小,能够保证气体流动顺畅,从而有效的减少气流扰动所造成的干扰;测试腔1的底座101、顶盖102、镜面6各部分设计为可拆分式,在镜面6受到样气污染后能方便清洁镜面6,各部件之间设计为多层次的密封形式,确保被测气体免受环境空气的干扰。
镜面6采用导热性能良好的铜材料,其表面镀铑或镀金,使其具有稳定的反射系数并具有一定的抗腐蚀性能;镜面6下部和半导体制冷器9之间设有铜块,测温电阻8设于铜块中;测温电阻8为PT100铂热电阻,镜面6下部铜块和半导体制冷器9之间保持良好的导热性,可以使铂热电阻与镜面6的温度梯度减小到最小。
结合图1至图4,采样管路2为内部高精度抛光的不锈钢管路,本实施例中,采样管路2采用EP级内壁抛光的不锈钢管路,尽可能的减少附着在管路壁上的微量水分子,有效的改善极低露点测量时响应时间较长的问题;所有进气采样管路2和出气管路上的接头全部采用VCR形式密封,内抛光的不锈钢管路采用精密激光焊接方式,确保管道内部无死角,气路流通顺畅。
图2示出了本实施例中气路系统的流程图,通常情况下待测样气自带压力,样气通过样气入口进入测试腔1内,温度传感器测得露点温度值,此过程在气源极度干燥即露点极低时露点传感器的平衡需消耗大量时间,为了缩短平衡时间,使镜面6快速响应并稳定当前测量值,辅助增湿单元会向样气短暂增湿,样气经过测试腔1后经过压力传感器11,压力传感器11目的是测得当前管道内样气的压力进行常压下的露点换算,此时记录下的露点显示值,为常压下的标准露点值,最后样气经流量计12排出,此时的流量参数显示于屏幕之上,目的是便于观察样气的流通特性是否稳定,且流量值是否在合理范围内。
图3为辅助增湿单元的原理示意图,结合图1,电磁阀4包括设于采样管路2两个开口处的第一电磁阀4和第二电磁阀4,在样气极度干燥时即极低露点时,增湿管路3中的第一电磁阀4和第二电磁阀4可通过控制系统控制继电器启动,短暂开启,此时增湿管路3内的水汽会进入主气路即采样管路2;增湿管路3由一段尼龙材料制成的管路构成,大气中的水汽分子会通过尼龙材料上的细密孔隙进入管路,管路内湿度会与大气中湿度达到里外平衡,短暂开启会把增湿管路3内的水分子带入采样管路2以达到增湿的目的,此时增湿的目的是为了让镜面6上快速结霜,由于开启时间较短,且通过尼龙材料进入的水汽分子极少,故在不会因为水汽的介入造成测量误差;本实施例中,尼龙材料为尼龙66,牌号为PA66。
图4示出了使用辅助增湿单元后的效果对比图,在测量低露点温区时,控制系统控制辅助增湿单元工作。由于微量的水汽进入采样管路2,加快促使镜面6上霜的起始形成,从而使本来需要几小时的低露点测量时间缩短到几十分钟,大大的提升了极低露点范围的测量速度。参阅图4,在测量-60℃左右露点时,使用辅助增湿单元,可将测试时间由之前的1个小时以上缩短至20分钟左右。
制冷系统由用帕尔贴元件构成的半导体制冷器9和压缩机制冷器10两个部分组成,半导体制冷器9和压缩机制冷器10外围设有隔热层13。
半导体致冷又称帕尔贴致冷,为一种产生负热阻的制冷技术,当直流电通过两种不同材料(NP元件)串联成的电偶时,在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,可以实现制冷的目的。将半导体制冷器9的冷端与镜面6相连,其另一端作为散热端时,便可将镜面6致冷;为了获得不同程度的低温可采用多级叠加的办法,热端温度越高,致冷效率越高,冷热端温差越大。半导体制冷片的制冷控制方式是电流控制,可以实现高精度的温度控制,通过测温电阻8和控制系统即可实现高精度温度测量和控制方式,半导体制冷器9响应速度非常快;本实施例中,半导体制冷器9由四级半导体制冷片堆叠而成,并由控制系统控制对冷镜降温到所需温度值,根据需要可施加反向电流加热以消除凝结的露滴或结霜;由天津精易工贸公司生产,型号为TEC4-24708。
压缩机制冷器10为大功率的制冷机,为半导体制冷器9做预制冷处理,配合半导体制冷器9工作,整体实现对镜面6温度的控制。本实施例中,压缩机制冷器10包括压缩机、冷凝器、蒸发器、储液罐、过滤器、温控表、压缩机电磁阀和膨胀阀;本实施例中,压缩机制冷器10的整个制冷流程为:压缩机-冷凝器-储液罐-过滤器-温控表-手阀-压缩机电磁阀-膨胀阀-蒸发器-手阀-压缩机,这样循环制冷。压缩机的作用是把压力较低的蒸汽压缩成压力较高的蒸汽,使蒸汽的体积减小,压力升高;压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的蒸汽,使之压力升高后送入冷凝器,在冷凝器中冷凝成压力较高的液体,经过膨胀阀后,成为压力较低的液体后,送入蒸发器,在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽,再送入压缩机的入口,从而完成制冷循环;
过滤器只吸收水分,用于过滤阻挡杂质。温控表的作用是采集测温信号,通过温度设定来控制开关量输出,达到电气控制的目的。手阀用于开关压缩空气。压缩机电磁阀用于保护蒸发器,防止蒸发器结冰,在制冷运行时,冷凝器与储液罐里会积留大量液态冷媒,停机时,特别是临时断电跳闸时,若无压缩机电磁阀关闭冷媒,会有大量冷媒仍然通过膨胀阀流入蒸发器,此时冷冻水不流动,蒸发器内的冷冻水会结冰。
图5示出了本实施例的控制系统,控制系统包括微处理器、镜面温度测量电路、A/D转换电路、D/A转换电路、功率运放电路和电源;A/D转换电路和D/A转换电路均电连接于微处理器,镜面温度测量电路电连接于A/D转换电路,功率运放电路电连接于D/A转换电路;
镜面温度测量电路用于将测温电阻8的阻值大小转换为对应的电压信号;本实施例中,镜面温度测量电路为四线制测温电路,在保证较高测量精度的同时,还具有很好的可靠性、稳定性和抗干扰能力。
A/D转换电路用于接收测温电阻8的电压信号和光敏接收器7的光电信号,并将电压信号和光电信号转换为数字信号并反馈到微处理器;A/D转换电路可采用现有的模数转换电路,A/D转换电路与测温电阻8和光敏接收器7之间可以设置常用的信号放大器和滤波电路,提高数据准确性。
微处理器对光敏接收器7采集到的光电信号和测温电阻8采集到的电压信号,对制冷模块发出控制指令,微处理器进行调节,使被测气体中的水蒸气在镜面6上冷凝和蒸发或升华达到动态相平衡,镜面6温度维持在一个恒定值,即露点温度或霜点温度;微处理器还用于控制发射光源5发射光线,用于控制电磁阀4开合,当气源极度干燥时,电磁阀4打开,在原露点检测的气路中增加了一路增湿气路,使镜面6快速结霜;微处理器同时也负责控制仪器相关附加功能,微控制器还连接数字接口和用于人机交互的交互屏,显示人机交互界面;本实施例中,微处理器可采用美国silicon公司的C8051F120片上系统微控制器;交互屏可采用7寸全彩色高分辨率液晶屏,数字接口包括以太网TCP/IP接口、RS-232或USB接口。
D/A转换电路用于数模转换,可采用现有的模数转换电路,将制冷数字信号传输至功率运放电路。
功率运放电路将制冷信号经过放大后反馈至制冷系统中半导体制冷器9和压缩机制冷器10的信号端,实现对镜面6的制冷及加热。
电源用于给发射光源5和微控制器供电。
本发明的控制系统以微控制器为核心,将采集到的光电信号经过相应处理,首先控制压缩机制冷器10进行预冷,控制半导体制冷片的功率,对镜面6进行降温,镜面6上逐渐开始结露(霜),再对镜面6进行加热,消除露(霜)面,最终使被测气体中的水蒸气在镜面6上冷凝和蒸发或升华达到动态相平衡时,镜面6温度平衡在被测气体露点温度上且保持波动较小,可得出露点温度。
本发明为一种高精度、宽范围、稳定快速的露点传感器,补齐了露点检测领域-90到-100℃的空白,本发明能够广泛应用于国防、电力、气体、气象、电子、石油、化工、计量等领域,作为湿度测量的标准器具。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可快速测量极低露点的冷镜式露点仪,其特征在于:包括:
气路系统,包括测试腔(1)、采样管路(2)和辅助增湿单元,所述测试腔(1)包括进气口(101a)和出气口(101b),采样管路(2)连接于进气口(101a),采样管路(2)侧壁轴向依次开设有两个开口,所述辅助增湿单元包括增湿管路(3)和电磁阀(4),增湿管路(3)两端连接于采样管路(2)两个开口,电磁阀(4)设于增湿管路(3)端口和采样管路(2)的开口之间设有用于控制增湿管路(3)和采样管路(2)之间通断;
光路系统,包括发射光源(5)、镜面(6)和光敏接收器(7),镜面(6)位于测试腔(1)内部,发射光源(5)照射镜面(6),反射光被光敏接收器(7)接收;镜面(6)底部设有用于测量镜面(6)温度的测温电阻(8);
制冷系统,用于对镜面(6)进行降温,包括半导体制冷器(9)和为半导体制冷器(9)做预制冷处理的压缩机制冷器(10),半导体制冷器(9)的冷端连接于镜面(6)底部,半导体制冷器(9)的热端安装在压缩机制冷器(10)的蒸发器上;
控制系统与气路系统、光路系统和制冷系统均电连接,用于控制电磁阀(4)的开合;用于采集光敏接收器(7)的光电信号和测温电阻(8)的温度信号并根据光电信号和温度信号控制制冷系统对镜面(6)的制冷及加热,使镜面(6)上的冷凝层达到动态平衡状态,用于采集冷凝层动态平衡状态时测温电阻(8)的温度信号,即露点温度。
2.根据权利要求1所述的可快速测量极低露点的冷镜式露点仪,其特征在于:所述增湿管路(3)由尼龙材料制成。
3.根据权利要求1所述的可快速测量极低露点的冷镜式露点仪,其特征在于:所述测试腔(1)包括底座(101)和设于底座(101)上的顶盖(102),底座(101)两侧设有进气口(101a)和出气口(101b),顶盖(102)底端内凹与底座(101)构成中空腔室(103),镜面(6)位于腔室(103)中,进气口(101a)和出气口(101b)与腔室(103)连通位于腔室(103)两端;发射光源(5)和光敏接收器(7)均位于顶盖(102)中,顶盖(102)中开设有用于光路传输的光路通道;所述底座(101)和顶盖(102)可拆分式密封连接;所述测试腔(1)采用合金材料氧化处理加工而成且测试腔(1)内部黑化处理。
4.根据权利要求1所述的可快速测量极低露点的冷镜式露点仪,其特征在于:所述采样管路(2)为内部高精度抛光的不锈钢管路。
5.根据权利要求1所述的可快速测量极低露点的冷镜式露点仪,其特征在于:所述镜面(6)采用铜材料,其表面镀铑或镀金;镜面(6)下部和半导体制冷器(9)之间设有铜块,测温电阻(8)设于铜块中;测温电阻(8)为铂热电阻。
6.根据权利要求1所述的可快速测量极低露点的冷镜式露点仪,其特征在于:所述气路系统还包括设于测试腔出气口(101b)的压力传感器(11)和流量计(12)。
7.根据权利要求1所述的可快速测量极低露点的冷镜式露点仪,其特征在于:所述半导体制冷器(9)由四级半导体制冷片堆叠而成。
8.根据权利要求1所述的可快速测量极低露点的冷镜式露点仪,其特征在于:所述压缩机制冷器(10)包括压缩机、冷凝器和蒸发器;压缩机吸入从蒸发器出来的低压力的蒸汽,压缩使之压力升高后送入冷凝器,在冷凝器中冷凝成压力较高的液体,经过膨胀后,成为低压力的液体后,送入蒸发器,在蒸发器中吸热蒸发而成为低压力的蒸汽,再送入压缩机,完成制冷循环。
9.根据权利要求1所述的可快速测量极低露点的冷镜式露点仪,其特征在于:所述控制系统包括微处理器、镜面温度测量电路、A/D转换电路、D/A转换电路、功率运放电路和电源;A/D转换电路和D/A转换电路均电连接于微处理器,镜面温度测量电路电连接于A/D转换电路,功率运放电路电连接于D/A转换电路;
镜面温度测量电路用于将测温电阻(8)的阻值大小转换为对应的电压信号;A/D转换电路用于接收测温电阻(8)的电压信号和光敏接收器(7)的光电信号,并将电压信号和光电信号转换为数字信号传输至微处理器,经微处理器处理输出制冷数字信号至D/A转换电路,经过功率运放电路反馈至制冷系统,实现对镜面(6)的制冷及加热;微处理器还用于控制发射光源(5)发射光线,用于控制电磁阀(4)开合;电源用于给发射光源(5)供电。
10.根据权利要求9所述的可快速测量极低露点的冷镜式露点仪,其特征在于:所述镜面温度测量电路为四线制测温电路。
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