CN117647562A - 一种露点仪冷镜温度测控模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种露点仪冷镜温度测控模块，包括半导体制冷片、加热丝、蒸发盘管、制冷压缩机、光电系统、测温传感器、镜面、控制器；半导体制冷片的冷端贴于镜面的底部，用于降低镜面的温度，蒸发盘管贴于半导体制冷片的热端，用于为半导体制冷片散热，加热丝缠绕于半导体制冷片的冷端，蒸发盘管与制冷压缩机连接，制冷压缩机为蒸发盘管内的工作介质提供冷量；测温传感器采用镀膜的方式镀于镜面的表面，用于实时测量镜面的温度；光电系统包括发射光源和光电接收器，用于向镜面发射光，并检测镜面反射的光电信号；控制器用于调节加热丝的输出功率。本发明能够用于冷镜式精密露点仪，实现高准确度、宽范围、快响应的气体露点测量。
Description
技术领域
本发明属于热学计量技术领域，具体涉及一种露点仪冷镜温度测控模块。
背景技术
精密露点仪是常用的气体露点温度测量仪器，按照气体露点测量原理可分为冷镜式精密露点仪、电容式露点测量仪和电阻式露点测量仪等。冷镜式露点仪的测量原理为：气体掠过镜面时，制冷系统对镜面进行降温，当温度降低到气体露点时，镜面开始结露，此时镜面对应的温度即气体的露点温度。由于该原理采用的是两相平衡法，因此具有测量准确度高、稳定性好的优点，通常在实验室内作为标准器具使用。
冷镜式精密露点仪虽测量准确度高、稳定性好，但是受制冷系统制冷下限和结露镜面结构的限制，露点温度测量范围窄，且响应时间较长，无法满足宽范围、快响应的露点测量需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种露点仪冷镜温度测控模块，能够用于冷镜式精密露点仪，实现高准确度、宽范围、快响应的气体露点测量。
本发明的一个方面提供一种露点仪冷镜温度测控模块，包括半导体制冷片、加热丝、蒸发盘管、制冷压缩机、光电系统、测温传感器、镜面、控制器；
所述半导体制冷片的冷端贴于所述镜面的底部，用于降低所述镜面的温度，所述蒸发盘管贴于所述半导体制冷片的热端，用于为所述半导体制冷片散热，所述加热丝缠绕于所述半导体制冷片的冷端，所述蒸发盘管与所述制冷压缩机连接，所述制冷压缩机为所述蒸发盘管内的工作介质提供冷量；
所述测温传感器采用镀膜的方式镀于所述镜面的表面，用于实时测量所述镜面的温度；所述光电系统包括发射光源和光电接收器，用于向所述镜面发射光，并检测镜面反射的光电信号；所述控制器用于调节加热丝的输出功率。
优选地，所述镜面与所述半导体制冷片的冷端之间采用螺纹连接，并填充导热硅脂。
优选地，所述测温传感器采用镀膜的方式镀于所述镜面的表面。
优选地，所述露点仪冷镜温度测控模块还包括露点测量室和绝热罩，所述半导体制冷片、所述加热丝、所述光电系统、所述测温传感器、所述镜面放置在所述露点测量室内，所述露点测量室外罩所述绝热罩。
优选地，所述露点仪冷镜温度测控模块还包括隔热垫，所述隔热垫设置在所述绝热罩与所述镜面的底部之间。
本发明上述方面的露点仪冷镜温度测控模块能够用于冷镜式精密露点仪，实现高准确度、宽范围、快响应的气体露点测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1是本发明一个实施例的露点仪冷镜温度测控模块的结构示意图；
图2是本发明一个实施例的控制器的控制示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，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。
本发明的实施例提供一种露点仪冷镜温度测控模块，应用于精密露点仪。如图1和图2所示，本发明实施例的露点仪冷镜温度测控模块包括半导体制冷片1、加热丝2、蒸发盘管3、制冷压缩机4、光电系统5、测温传感器6、镜面7、露点测量室8、绝热罩9、控制器10和隔热垫11。
半导体制冷片1的冷端贴于镜面7的底部，用于降低镜面7的温度。镜面7与半导体制冷片1的冷端之间采用螺纹连接，并填充导热硅脂。加热丝2缠绕于半导体制冷片1的冷端。蒸发盘管3贴于半导体制冷片1的热端，用于给半导体制冷片1散热。蒸发盘管3与制冷压缩机4连接，制冷压缩机4为蒸发盘管3内的工作介质提供冷量。
半导体制冷片1、加热丝2、光电系统5、测温传感器6和镜面7放置在露点测量室8内，露点测量室8为被测气体提供一密封的气流通道。露点测量室8外罩绝热罩9，绝热罩9内部填充发泡剂，绝热罩9与镜面7底部之间设置有隔热垫11，可减小外界环境温度的影响，起到保温作用。测温传感器6采用镀膜的方式镀于镜面7的表面，用于实时测量结露镜面7的温度。光电系统5包括发射光源和光电接收器，用于向结露镜面7发射光，并检测镜面7反射的光电信号。
控制器10调节加热丝2的输出功率，控制光电信号和温度至稳定，此时测温传感器6测出的镜面温度即露点温度。在控制器10的控制过程中，半导体制冷片1和制冷压缩机4始终处于工作模式，控制器10通过调节加热丝的输出功率实现光电信号和温度控制。
由于半导体制冷片1采用蒸发盘管3和制冷压缩机4散热，降低了半导体制冷片1冷端温度，通过控制器10调节加热丝2的输出功率，有效扩展了露点温度的测量范围。测温传感器6直接镀于镜面7的表面，且与半导体制冷片1之间采用螺纹连接，有利于热传导，有效改善了气体结露面与测温点不一致的问题，减小了测温误差，提高了露点温度测量速度。
以-30℃气体露点温度测量与控制为例，当气体进入露点测量室8时，气体掠过镜面7，光电系统5的光源向镜面7发射光，并接收镜面7反射的光电信号，此时镜面7没有结露现象，采集到的光电信号为最大值。控制器10开启制冷压缩机4和半导体制冷片1，以恒定速率降低镜面温度，当镜面7出现结露现象时，镜面7反射的光电信号开始下降，光电系统5将采集到的光电信号的电压值发送至控制器10，控制器10接收来自光电系统5的电压信号，经过露点识别算法找到电压信号突变值，将该值作为电压信号设定值，控制器10输出信号调节加热丝2的输出功率，控制光电信号和镜面温度至稳定。此时测温传感器6测出的镜面温度即露点温度。
本发明上述实施例的露点仪冷镜温度测控模块具有露点温度测量范围宽、稳定性好、响应快的优点，能够用于冷镜式精密露点仪，实现高准确度、宽范围、快响应的气体露点测量。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (5)
1.一种露点仪冷镜温度测控模块，其特征在于：包括半导体制冷片、加热丝、蒸发盘管、制冷压缩机、光电系统、测温传感器、镜面、控制器；
所述半导体制冷片的冷端贴于所述镜面的底部，用于降低所述镜面的温度，所述蒸发盘管贴于所述半导体制冷片的热端，用于为所述半导体制冷片散热，所述加热丝缠绕于所述半导体制冷片的冷端，所述蒸发盘管与所述制冷压缩机连接，所述制冷压缩机为所述蒸发盘管内的工作介质提供冷量；
所述测温传感器采用镀膜的方式镀于所述镜面的表面，用于实时测量所述镜面的温度；所述光电系统包括发射光源和光电接收器，用于向所述镜面发射光，并检测镜面反射的光电信号；所述控制器用于调节加热丝的输出功率。
2.根据权利要求1所述的露点仪冷镜温度测控模块，其特征在于：所述镜面与所述半导体制冷片的冷端之间采用螺纹连接，并填充导热硅脂。
3.根据权利要求1或2所述的露点仪冷镜温度测控模块，其特征在于：所述测温传感器采用镀膜的方式镀于所述镜面的表面。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的露点仪冷镜温度测控模块，其特征在于：还包括露点测量室和绝热罩，所述半导体制冷片、所述加热丝、所述光电系统、所述测温传感器、所述镜面放置在所述露点测量室内，所述露点测量室外罩所述绝热罩。
5.根据权利要求4所述的露点仪冷镜温度测控模块，其特征在于：还包括隔热垫，所述隔热垫设置在所述绝热罩与所述镜面的底部之间。
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