CN209961716U - 一体化的空气露点温度测量探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种一体化的露点仪测量装置，包括：两端密封的保护套筒，保护套筒内沿长度方向自顶向下依次设置图像处理仓、图像采集仓、感应腔；感应腔外壁上布设有通风口，腔内设置有平面检测镜，平面检测镜的正面作为水汽凝结镜面，背面贴有半导体制冷器，半导体制冷器与散热器相连，平面检测镜内部埋设有温度传感器；图像采集仓内设置有显微透镜组和图像传感器；显微透镜组的中心轴线与平面检测镜的中心轴线重合；图像传感器设置于显微透镜组上方，透过显微透镜组采集凝结镜面的图像；图像处理仓内置电源、DSP图像处理器和通信装置。本实用新型能够将露点仪集成在一个一体化的结构内，大大压缩露点仪的体积重量与功耗，使得高精度的露点法湿度测量可以在野外自然条件下长期使用。

Description

一体化的空气露点温度测量探头

技术领域

本实用新型涉及湿度测量装置，尤其是一种一体化的空气露点温度测量探头。

背景技术

空气湿度的测量有许多手段，例如利用湿敏电阻、湿敏电容的电学量与湿度的关系进行测量，或者基于水汽的光谱吸收强度和水汽含量的关系进行测量等等。

这些方法中目前公认测量精度最高的是露点(霜点)测量。其原理是对一个光洁的表面进行降温，通过测量出现结露或结霜时的温度来计算空气中的实际水汽含量。采用这种原理的湿度测量设备就叫做露点仪。商业露点仪一般通过检测镜面的光学反射信号来探测是否有露。产品一般采用吸入式采样，也即通过气泵将样气吸入仪器内部进行测量；也有一些设备采用投入式采样，可以将探头投入到实际的测量环境中去，此时设备通过电缆将探头和主机相连。可见，目前无论是何种采样方式，其结构都是只能作为台式实验设备来使用，其体积和重量并不适合于作为野外连续检测的传感变送装置使用。

发明内容

发明目的：为了给市场提供一种小型化高精度的露点测量设备，本实用新型提出一种一体化的空气露点温度测量探头。

技术方案：本实用新型的技术方案为：

一体化的空气露点温度测量探头，包括：两端密封的保护套筒，保护套筒内沿长度方向自顶向下依次设置图像处理仓、图像采集仓和感应腔；其中，

感应腔外壁上布设有通风口，通风口内设置PTFE微孔膜，感应腔内设置有平面检测镜，平面检测镜的正面作为露点凝结镜面，平面检测镜的背面贴有半导体制冷器，平面检测镜内部埋设有温度传感器，温度传感器用于采集平面检测镜的温度；

图像采集仓内设置有显微透镜组和图像传感器；显微透镜组的中心轴线与平面检测镜的中心轴线重合；图像传感器设置于显微透镜组上方，透过显微透镜组采集露点凝结镜面的图像；

图像处理仓内置电源、DSP图像处理器和通信装置；电源为温度传感器、半导体制冷器、图像传感器供电，DSP图像处理器与图像传感器相连，通信装置与DSP图像处理器相连，为DSP图像处理器提供与外部设备进行网络通信的接口。

进一步的，所述感应腔底部还设有散热器。

进一步的，所述通信装置为蓝牙或无线网卡。

进一步的，所述平面检测镜正面的镜面为金属镜面，镜面上涂覆疏水涂层。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：

1、本实用新型采用了显微成像技术来对镜面状态进行检测，所需的光学系统尺寸得到缩小，并且信号灵敏度得以提高；

2、通过PTFE微孔膜与外部交互，PTFE微孔膜透气性好，能有效去除空气中的悬浮物和微粒，保持进入测量腔空气的洁净度，可使平面检测镜感知环境湿度的同时防止了对镜面的污染。

3、采用一体化的设备结构，将图像处理电路也集成到保护套筒内。

附图说明

图1为本实用新型的结构图；

图中：1、保护套筒，2、平面检测镜，3、温度传感器，4、半导体制冷器，5、散热器，6、显微透镜组，7、图像传感器，8、通风口，9、DSP图像处理器，10、通信装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

图1所示为本实用新型的结构图，包括：两端密封的保护套筒1，保护套筒1内沿长度方向自顶向下依次设置图像处理仓、图像采集仓和感应腔；其中，感应腔外壁上布设有通风口8，通风口8内设置PTFE微孔膜，感应腔内设置有平面检测镜2，平面检测镜2的正面作为露点凝结镜面，平面检测镜2的背面贴有半导体制冷器4，平面检测镜 2内部埋设有温度传感器3，温度传感器用于采集平面检测镜2的温度；

图像采集仓内设置有显微透镜组6和图像传感器7；显微透镜组6的中心轴线与平面检测镜2的中心轴线重合；图像传感器7设置于显微透镜组6上方，透过显微透镜组 6采集露点凝结镜面的图像；

图像处理仓内置电源、DSP图像处理器9和通信装置10；电源为温度传感器3、半导体制冷器4、图像传感器7供电，DSP图像处理器9与图像传感器7相连，通信装置 10与DSP图像处理器9相连，为DSP图像处理器9提供与外部设备进行网络通信的接口。

上述方案中，所述通信装置10为蓝牙或无线网卡。所述平面检测镜2正面的镜面为金属镜面，镜面上涂覆疏水涂层。DSP图像处理器9为现有的图像处理器，由DSP芯片及其外围电路构成，外围电路主要包括：CPLD可编程器件、SDRAM存储器、JTAG端口、USB端口、FLASH存储器、RAM存储器和晶振等，DSP图像处理器9根据通过CPLD 可编程器件写入的程序实现图像降噪处理和图像增强处理。图像传感器7，选用SONY ICX424AL图像传感器，尺寸为1/4英寸CMOS，分辨率为640×480，B/W模式。

本实用新型提出的一体化的露点仪测量装置的工作原理如下：

该测量装置工作时，通过半导体制冷器4对平面检测镜2进行降温，并通过温度传感器3采集平面检测镜2的温度数据，操作者读取温度数据；外部空气通过通风口8内设置的PTFE微孔膜进入感应腔，在平面检测镜2的镜面上凝结。图像传感器7对经过显微透镜组6放大的图像进行采集，并将采集到图像上传给DSP图像处理器9，DSP图像处理器9对采集的图像进行降噪处理和图像增强处理，然后把处理后的图像通过通信装置10发送出去，通信装置10发送的对象为与通信装置10之间通过无线通信链路连接的接收设备，比如笔记本电脑。

接收设备可以根据已知的温度数据(由温度传感器3检测出)和采集到的平面检测镜2镜面的图像判别镜面凝结物相态，然后利用饱和水汽压公式，计算实际水汽压，进而根据凝结物的相态、凝结温度和环境温度，计算得到空气湿度。

本实用新型的目的在于通过对露点采集装置结构上的改变减小露点采集装置的体积和体重，从而实现露点采集装置在野外连续检测方面的使用。此外，本实用新型将现有的DSP图像处理器9集成到采集设备中，并通过通信装置10实现远程通信，这样在进行露点采集时，就可以不携带用于后续处理的大体积大重量的处理设备，处理设备可以通过无线网络获取采集的数据信息，然后远程处理。

通过上述方案，本设备得以完成露点法进行湿度测量的所有功能，但设备更加的简洁，使用也更加方便。也可以作为一个通用的湿度变送器来使用。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一体化的空气露点温度测量探头，其特征在于，包括：两端密封的保护套筒(1)，保护套筒(1)内沿长度方向自顶向下依次设置图像处理仓、图像采集仓和感应腔；其中，

感应腔外壁上布设有通风口(8)，通风口(8)内设置PTFE微孔膜，感应腔内设置有平面检测镜(2)，平面检测镜(2)的正面作为露点凝结镜面，平面检测镜(2)的背面贴有半导体制冷器(4)，平面检测镜(2)内部埋设有温度传感器(3)，温度传感器用于采集平面检测镜(2)的温度；

图像采集仓内设置有显微透镜组(6)和图像传感器(7)；显微透镜组(6)的中心轴线与平面检测镜(2)的中心轴线重合；图像传感器(7)设置于显微透镜组(6)上方，透过显微透镜组(6)采集露点凝结镜面的图像；

图像处理仓内置电源、DSP图像处理器(9)和通信装置(10)；电源为温度传感器(3)、半导体制冷器(4)、图像传感器(7)供电，DSP图像处理器(9)与图像传感器(7)相连，通信装置(10)与DSP图像处理器(9)相连，为DSP图像处理器(9)提供与外部设备进行网络通信的接口。

2.根据权利要求1所述的一体化的空气露点温度测量探头，其特征在于，所述感应腔底部还设有散热器(5)。

3.根据权利要求2所述的一体化的空气露点温度测量探头，其特征在于，所述通信装置(10)为蓝牙或无线网卡。

4.根据权利要求3所述的一体化的空气露点温度测量探头，其特征在于，所述平面检测镜(2)正面的镜面为金属镜面，镜面上涂覆疏水涂层。