CN114324470A - 一种红外谐振式快速露点测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种红外谐振式快速露点测量方法，该方法有三大步骤：步骤一：组装利用电极引片进行传递热量的石英谐振式露点传感装置；步骤二：利用半导体制冷器通过电极引片对石英振子电极表面进行冷却，主动在石英振子电极表面制造结露；步骤三：通过考比兹电路的振荡状态识别结露时刻，同时利用石英振子电极表面上方的红外温度传感器对其表面的温度实现非接触测量，实现露点的测量。该方法在石英振子振荡状态下的制冷、测温分别采取了自由态、非接触的方式，不仅使谐振器件达到最佳谐振状态，同时还可以实现高效的传热和测温，具有非常好的灵敏度和抗干扰特性，可以避免由于接触安装带来的对传感器可靠性与测量精度的影响。
Description
技术领域
本发明涉及智能制造、精密仪器与仪表领域，特别是涉及一种红外谐振式快速露点测量方法。
背景技术
空气湿度的测量在军事、气象、生物医疗以及工业等领域发挥着重要的作用。露点温度的测量被认为是目前精度最高的湿度测量方法，国际上湿度的量值传递也都是通过露点实现的。
露点测试的方法有三种：冷镜法、金属氧化物法和谐振法。
冷镜法可以在很宽的测量范围内取得较高的精度，但其依靠光学测量的特点极易受空气中的灰尘和杂质污染，从而降低测量的精确度。仪器内部光学系统复杂导致其造价也比较昂贵，多数成本用在传感器的清洗以及防护上。金属氧化物传感器可在工业领域应用中实现低露点测试。但金属氧化物稳定性差，在环境复杂的应用场景下会产生测量漂移。测量结果一旦漂移，需返到原厂标定，维护成本十分昂贵。其敏感元件一旦受损，露点传感功能将无法恢复。谐振法主要是利用谐振器件的质量频率特性结合主动控温制造结露，通过频率的偏移来识别露点，常用的谐振器件有石英晶体微天平，该方法具有很强的灵敏度和测量精度。但是由于要对谐振器件的温度进行测量，传统的方法是用铂热电阻直接以接触的方式对谐振器件表面进行测温，谐振器件表面的接触物对其振动特性影响很大，势必会对传感器结构的设计带来困难，同时也会影响到实际测量的准确性。
发明内容
1、目的：本发明的目的是提供一种红外谐振式快速露点测量方法，中间包括了传感器的结构。本方法通过电极传热和红外非接触测温的方式使得石英振子可以实现最佳的振荡状态，可以提高测量灵敏度和准确度。
2、技术方案：
本申请公开了一种红外谐振式快速露点测量方法，利用半导体制冷器通过石英振子电极引线对石英振子进行降温，主动在石英振子电极表面制造水分凝结，由于水分凝结会导致石英振子的驱动电路发生停振，通过红外测温芯片对电路停振时刻的石英振子电极表面的温度进行测量，此时温度即为露点温度。
本发明一种红外谐振式快速露点测量方法，具体步骤如下：
步骤一：组装露点传感装置。见图1，包括石英振子1、石英振子电极5、半导体制冷器2、导热柱3、红外温度传感器4、电极引片6、四氟乙烯壳体7、进出风口8、测量气室9、四氟隔热层10，散热器11。
步骤二：利用步骤一所设计的传感装置进行主动制造结露现象。首先将石英振子1的电极5与电极引片6焊接在一起；将导热柱3一面与半导体制冷器2的冷面相贴，另一面与四氟乙烯壳体7将电极引片6夹住相贴；半导体制冷器2的上表面裸漏部分用四氟隔热层10封住，以防止热量散失；半导体制冷器2的下表面与散热器11相贴，以便为了达到最佳的制冷效果；被测湿气体通过进出风口8流过测量气室，随着此时由于石英振子电极5表面被冷却，直至表面有凝露产生。
步骤三：实现对露点温度的测量。石英振子1通过电极引片6与外部的考比兹驱动电路相连，由于在石英振子电极5表面制造结露之后会引起外部考比兹驱动电路的停振，通过电路停振来识别结露时刻，同时利用红外温度传感器4对石英振子电极5表面的温度进行测量，此时的温度即为露点温度。
本发明利用非接触测温的方式，避免了安装温度传感器给石英振子的振动特性带来的影响；同时巧妙的利用电极传热的结构方式，避免了制冷器件与石英振子之间相贴带来的不稳定因素。
附图说明
图1是本发明的露点传感器装置示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细说明。以下实施例仅对本发明进行进一步说明，不应理解为对本发明的限制。
实施例：
步骤一：如图1所示，首先将谐振频率为4HMz的石英振子1的银电极5与银质电极引片6焊接在一起，使其达到导电和传热的功能；然后将铜质的导热柱3的一面与半导体制冷器2的冷面相贴，导热柱3另一面与银质电极引片6相贴，并用四氟壳体7对其进行固定，使得半导体制冷器2所产生的冷量很好的传递给银质电极引片6，通过电极引片6进一步传递给石英振子1的银电极5区域，半导体制冷器2的热面与热管散热器11相贴，以便于达到很好的散热效果，半导体制冷器11的制冷面的导热柱3之间的裸漏部分用四氟隔热层10对于进行封装，为了达到隔热的效果；最后在石英振子1上方的四氟壳体7的两侧打两个对称的直径为5毫米的进出风口8，用来将被测气体引入气室9并实现气体流通，并在四氟壳体7的中间位置安装MLX90614系列红外温度传感器4，用来对英振子1的银电极5区域的温度测量。
步骤二：利用步骤一所制作的传感装置，银质电极引片6与外界的考比兹驱动电路相连，利用气泵将被测空气从进出风口8引入和排出，同时给半导体制冷器2加两安培电流使其制冷工作，随着半导体制冷器2的持续制冷，冷量会不断的向石英振子1的银电极5区域聚集，并使得电极5表面出现水分凝结。
步骤三：当水分凝结出现的时候，由于石英振子1的阻抗变大导致考比兹驱动电路无法满足起振条件，从而会使得考比兹驱动电路的输出从正弦信号变为直流偏置信号，通过信号的变化识别结露时刻，将此时的信号作为MLX90614系列红外温度传感器4的触发信号，同时采集电极5表面的温度，此时的温度即为露点温度。
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 (1)
1.一种红外谐振式快速露点测量方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：
步骤一：组装露点传感装置，包括石英振子、石英振子电极、半导体制冷器、导热柱、红外温度传感器、电极引片、四氟乙烯壳体、进出风口、测量气室、四氟隔热层，散热器；
步骤二：将石英振子的电极与电极引片焊接在一起；将导热柱一面与半导体制冷器的冷面相贴，另一面与四氟乙烯壳体将电极引片夹住相贴；半导体制冷器的上表面裸漏部分用四氟隔热层封住，以防止热量散失；半导体制冷器的下表面与散热器相贴，达到最佳的制冷效果；被测气体通过进出风口流过测量气室，随着石英振子电极表面被冷却，直至表面有凝露产生；
步骤三：石英振子通过电极引片与外部的考比兹驱动电路相连，由于在石英振子电极表面制造结露之后会引起外部考比兹驱动电路的停振，通过电路停振来识别结露时刻，同时利用红外温度传感器对石英振子电极表面的温度进行测量，此时的温度即为露点温度。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102520015A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-06-27 | 北京航空航天大学 | 一种敏感电路式露点测量方法 |
| CN106770460A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-31 | 北京航空航天大学 | 一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置 |
| CN107255653A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-10-17 | 北京航空航天大学 | 一种基于双通道的露点测量方法 |
| CN111024762A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-04-17 | 北京航空航天大学 | 一种高温烟气露点识别方法 |
| CN210689816U (zh) * | 2019-11-18 | 2020-06-05 | 青岛瑞迪仪器有限公司 | 一种基于红外测温的露点检测仪结构 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102520015A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-06-27 | 北京航空航天大学 | 一种敏感电路式露点测量方法 |
| CN106770460A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-31 | 北京航空航天大学 | 一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置 |
| CN107255653A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-10-17 | 北京航空航天大学 | 一种基于双通道的露点测量方法 |
| CN210689816U (zh) * | 2019-11-18 | 2020-06-05 | 青岛瑞迪仪器有限公司 | 一种基于红外测温的露点检测仪结构 |
| CN111024762A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-04-17 | 北京航空航天大学 | 一种高温烟气露点识别方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NING LI等: "A QCM Dew Point Sensor With Active Temperature Control Using Thermally Conductive Electrodes", 《IEEE SENSORS JOURNAL》, vol. 18, no. 14, pages 5715 - 5722, XP011686082, DOI: 10.1109/JSEN.2018.2840124 * |
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