[發明專利]一種基于雙制冷雙敏感面的露點傳感裝置

有效

• 申請號: 201611183488.1
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106770460B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 聶晶;孟曉風;羅軼軻
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N25/68
• 分類號: G01N25/68
• 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

一種基于雙制冷雙敏感面的露點傳感裝置，是由兩組對稱的銅質基體、雙面附有對稱電極的石英晶片、兩塊高導熱硅膠片、兩個半導體制冷器、兩個散熱器、一個PT100鉑熱電阻、四個U型支架和四個螺釘組成；兩組銅質基體扣在一起組成其主體；石英晶片被銅質基體夾住；高導熱硅膠片放置在銅質基體與石英晶片之間；半導體制冷器放置在銅質基體的底座上；散熱器緊貼于基體的底座并與半導體制冷器的熱面相貼；PT100鉑熱電阻放置在兩組銅質基體之間貼于石英晶片的非電極區域；U型支架和螺釘用于連接基體并將基體固定在散熱器上，最終形成一個完整的傳感裝置。本發明保證石英晶片的振動質量，具備高效的傳熱性能，具有穩定高效的特點。

技術領域

本發明涉及一種基于雙制冷雙敏感面的露點傳感裝置，它利用石英晶體諧振器與半導體制冷器相結合，通過主動控溫的方式產生水分凝露，從而對其進行露點識別，達到露點溫度測量的目的，屬于空氣狀態參數測量技術領域。

背景技術

在自然界中凡是有生物存在的地方，在其周圍的大氣環境當中必然會含有或多或少的水汽。大氣中水汽含量的多少，表明了大氣的干、濕程度，即用濕度來表示。大氣濕度在物理學和氣象學中的表示方法有很多種，每種表示都有各自的物理量和與其相對應的單位。在眾多大氣濕度的表示方法中，習慣使用的是相對濕度、絕對濕度、露(霜)點溫度等。

露點溫度的測量已被國際公認為最精密的濕度測量方法，世界各國實際的濕度量值傳遞都是通過露點溫度來實現的。露點溫度是指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下，冷卻到飽和時的溫度，形象地說，就是空氣中的水蒸氣變為露珠時候的溫度。透過露點就可以知道空氣中水汽含量，因而露點是一項絕對濕度的指標。露點測量方法根據原理的不同，目前使用較多的有冷鏡式光電露點儀、電傳感器式露點儀、電解法露點儀、紅外露點儀、半導體傳感器露點儀和諧振式露點儀。

諧振式露點測量方法主要是基于石英晶體微天平技術。石英晶振微天平(QuartzCrystal Microbalance，QCM)技術，是20世紀60年代建立起來的一種新型傳感器測量技術。1959年提出的Sauerbrey方程是質量效應的基礎，它建立了QCM表面剛性質量改變與其諧振頻率變化之間的線性關系，根據此原理可以進行納克級的質量檢測，該方法具有高精度、高靈敏度、低成本等優點，受到了各國科學家的重視，目前已成為傳感器領域的一個研究熱點。在傳統的石英晶體濕度傳感器領域，主要采用了感濕材料涂覆工藝，利用在石英晶體表面涂覆感濕材料從而達到對空氣中水分的吸附，這種工藝的傳感器主要以測量相對濕度為主。對于利用石英晶體測量露點的方法中，主要是采用了制冷系統與石英晶體諧振器的結合，對石英晶片制冷使其表面空氣達到飽和狀態即石英晶片表面產生水凝結，利用石英晶體的頻率改變識別露點，從而達到測量露點溫度的目的。

國內外對此種方法的報道很少，主要是此項技術還存在很多技術難點，但是利用該方法研制的露點儀相比較傳統的冷鏡光電式露點儀在靈敏度、測量精度和響應時間等方面都有其較大的優勢，尤其在低濕的環境下具有很好的應用前景，同時此方法較傳統的吸附式石英晶體濕度傳感器相比，有很好的脫濕性，因而具有很好的重復性。

發明內容

1、目的：本發明的目的是為了提供一種基于雙制冷雙敏感面的露點傳感裝置，它能夠保證雙面附有對稱電極的石英晶片維持良好的諧振狀態，并且可以很大程度上對石英晶片進行制冷，可以快速穩定的主動產生凝露并且對其進行識別。本裝置具有靈敏度高，響應時間快，可靠性好的優點。

2、技術方案：