[發明專利]一種低溫氣體濕度測量系統及方法

有效

• 申請號: 202011187896.0
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112378956B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 劉景全;唐曉荷;林祖德;尤敏敏
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N25/68
• 分類號: G01N25/68
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;趙楠

1.一種低溫氣體濕度測量系統，其特征在于，包括：

用于生成露點的露點生成裝置，所述露點生成裝置包括低溫控溫平臺和具有拋光面的冷鏡，所述低溫控溫平臺設有密閉腔室，所述密閉腔室設有用于降低所述冷鏡溫度的制冷裝置和用于控制降溫速度的控溫組件；所述低溫控溫平臺外接用于測量氣壓的測量部件和用于調節所述密閉腔室的氣壓的真空泵；所述冷鏡作為反射鏡面設置于所述密閉腔室內，所述冷鏡上設有第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器用于采集所述冷鏡的表面溫度值；

用于判斷是否生成露點的露點檢測系統，所述露點檢測系統包括激光發射器和裝配濾光片的光電探測器，所述激光發射器、所述光電探測器對稱設置于所述低溫控溫平臺的密閉腔室外部，由所述激光發射器、所述冷鏡及所述光電探測器形成光路，其中所述激光發射器發射出激光經所述低溫控溫平臺至所述冷鏡，經所述冷鏡反射至所述光電探測器，通過所述光電探測器信號明顯變化判斷露點生成，根據測得所述冷鏡上露點形成溫度，從而獲得待測氣體濕度；

所述低溫控溫平臺包括：

具有容置腔體的真空罩，所述真空罩的頂部設有用于通過所述光路的第一光學通孔；所述真空罩設有分別外接真空計、三通的第一真空口、第二真空口；

設置于所述真空罩的容置腔體內的載物臺，所述載物臺為傳冷及溫度波動抑制組件，所述載物臺用于承載所述冷鏡；

設置于所述真空罩的容置腔體內的低溫輻射冷屏，所述低溫輻射冷屏罩于所述載物臺的外部并與所述載物臺形成封閉空間，所述低溫輻射冷屏的頂部設有用于通過所述光路的第二光學通孔，且所述第二光學通孔的位置與所述第一光學通孔上下相對。

2.根據權利要求1所述的低溫氣體濕度測量系統，其特征在于，所述激光發射器、所述光電探測器設置于所述真空罩的外部，且分別位于所述第一光學通孔的兩側，由所述激光發射器、所述第一光學通孔、所述第二光學通孔、所述冷鏡、所述第二光學通孔、所述第一光學通孔及所述光電探測器依次形成所述光路。

3.根據權利要求1所述的低溫氣體濕度測量系統，其特征在于，所述第二真空口外接的三通的第一通道通過管路依次連接第一截止閥和真空泵，所述三通的第二通道通過管路依次連接微量調節閥、第二截止閥、減壓閥以及氣體存儲裝置。

4.根據權利要求1所述的低溫氣體濕度測量系統，其特征在于，

所述控溫組件嵌于所述載物臺內，所述控溫組件包括加熱器和第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器設置于所述加熱器的上方，所述第二溫度傳感器位于所述冷鏡的正下方；

所述制冷裝置設置于所述載物臺的下方。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的低溫氣體濕度測量系統，其特征在于，

-調整所述光路的入射角度，使反射光線與所述光電探測器的接收平面垂直，能減少反光面以及其他光源對于所述光電探測器的干擾；

-所述激光發射器的波長與所述光電探測器的濾光片波長范圍相匹配，保證所述光電探測器所感光對象為所述激光發射器的入射光。

6.根據權利要求1-4中任一項所述的低溫氣體濕度測量系統，其特征在于，所述光電探測器外接用于觀察信號變化的示波器或電壓采集卡。

7.一種低溫氣體濕度測量方法，其特征在于，采用權利要求1-6任一項所述的低溫氣體濕度測量系統進行，利用冷鏡露點法，將待測氣體濕度測量轉化為露點溫度測量；所述待測氣體為常壓露點小于25℃的氣體，所述氣體包括氧氣、氬氣、氮氣、二氧化碳或氦氣任一種。