[發明專利]一種敏感電路式露點測量方法

無效

• 申請號: 201110412385.9
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102520015A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 孟曉風;聶晶;汪爍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N25/66
• 分類號: G01N25/66
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種敏感電路式露點測量方法，它利用考比茲振蕩電路特性對露點進行識別從而達到對露點溫度測量的一種方法，屬于空氣狀態參數測量技術領域。

背景技術

空氣中水汽的含量，即所謂的濕度。濕度的精密、快速測量是化學傳感器中的難點之一。濕度有三種基本形式，即水汽壓(也稱絕對濕度)、相對濕度、露點溫度，三者存在緊密的聯系，并且可以互為換算。其中露點溫度的測量已被國際公認為最精密的濕度測量方法。

露點溫度是表示空氣中水汽含量和氣壓不變的條件下冷卻達到飽和時的溫度，單位用攝氏度(℃)表示。目前露點溫度測量的方法主要是冷凝露點法、氯化鋰露點法和聲表面波露點法。

冷凝露點法是利用等壓冷卻方法使被測氣體中的水蒸氣開始出現露或霜，測量此時的溫度，即為該氣體的露(霜)點。傳統冷凝露點儀由水銀溫度計、拋光圓箍、拋光鏡和金屬容器等部分組成，容器的2/3充有乙醚等低沸點液體。它的工作原理是以觀察拋光鏡面的亮度確定露點溫度。光學冷鏡式露點儀就是利用此原理制作的露點測量裝置，主要缺點是抗污染能力差，響應速度慢，不能進行露點的連續測量，價格高昂。

氯化鋰(LiCL)露點法是通過測量氯化鋰飽和溶液的水蒸氣壓力與環境介質的水蒸氣壓力平衡時的溫度，來確定氣體濕度。氯化鋰露點傳感器的結構是，采用兩根細黃銅絲繞在一根薄壁玻璃管上，并在玻璃管表面噴涂一層稀釋的氯化鋰濕敏介質。氯化鋰溶液改變電導率的相對濕度約12％，因此通電加熱這些鹽類使它們蒸發，溶液的導電率降低.這個過程一直繼續到溶液內的水分和空氣中的濕度之間達到平街，由第二根導線測量此時的溫度，計算出被測濕度.氯化鋰露點儀適用于測量不與氯化鋰起化學反應的氣體。

聲表面波露點儀的工作原理是當傳感器表面沒有露(霜)層時，聲表面波沒有變化；隨著溫度的降低，當傳感器表面有露(霜)形成后，就會引起聲表面波的變化。通過分析接收到的聲表面波信號的頻率和振幅，控制帕爾帖致冷器調節傳感器表面的溫度，使得水汽的冷凝速度和露(霜)層的蒸發速度達到平衡狀態，在傳感器表面形成一層均勻的露(霜)，由鉑電阻溫度計即可測得氣體的露點溫度。聲表面波露點儀對溫度的控制精度有很高的要求。

發明內容

1、目的：本發明的目的是為了提供一種敏感電路式露點測量方法，它能夠在一些工作生產環境下提供一個快速的濕度預警。本方法具有測量方法簡單、靈敏度高、可靠性好、成本低的優點。

2、技術方案：本發明一種敏感電路式露點測量方法，該方法的工作原理如下：

圖2是公知的考比茲振蕩電路圖。考比茲振蕩電路是常規型的振蕩電路，經常被用在石英晶體微天平(Quartz?Crystal?Microbalance，簡稱QCM)中作為驅動電路。作為敏感元件的石英晶體放在考比茲振蕩電路中只能被用在測量剛性吸附的質量變化，如果當石英晶體放在液相的環境下，其本身在電路中的特性發生改變導致電路無法滿足維持振蕩的條件而停止振蕩，并且反應非常靈敏。本發明就是利用考比茲振蕩電路的上述特性逆推出露點。

本發明一種敏感電路式露點測量方法，該方法的具體步驟如下：

步驟一：按圖2所示的電子元件及連接方式，制作一個考比茲振蕩電路板。

步驟二：見圖1，將兩面附有電極的AT切型石英晶片的一面與半導體制冷器的制冷面相貼，半導體制冷器的熱面要與散熱器相貼以便于發揮更好的制冷效果，從石英晶片的兩個電極分別引出兩根導線接入考比茲振蕩電路板。同時需要兩個PT100鉑熱電阻作為溫度傳感器，一個貼在石英晶片表面，用來提供石英晶片表面的溫度值，另一個裸露在空氣環境中，用來提供同一時刻下環境溫度。

步驟三：用直流穩壓電源分別給半導體制冷器和考比茲振蕩電路板供電，考比茲振蕩電路板的輸出端接入PCI4712AS2高速數據采集卡，高速數據采集卡接入工控機進行實時顯示和控制，將兩個PT100鉑熱電阻接入數字萬用表，直接將其電阻值轉換為溫度值同步獲取兩路溫度信號，并與工控機連接，在工控機的軟件界面實時顯示溫度曲線與數值，并作好記錄；見圖1。