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基于斯特林制冷機的冷鏡式露點溫度測量儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及氣體分析的測量儀器【技術領域】，提供了一種基于斯特林制冷機的冷鏡式露點溫度測量儀，包括測量腔體、制冷機、鏡面和測量附件，所述鏡面設置在所述測量腔體內，所述制冷機為斯特林制冷機，所述鏡面設置在所述制冷機上，所述制冷機與所述測量腔體柔性密封連接，在所述鏡面上設置溫度傳感器，所述制冷機對所述鏡面降溫，所述測量附件測量出所述鏡面結露時的溫度傳感器溫度。本實用新型使用斯特林制冷機對鏡面降溫，其結構緊湊，有效工作溫度范圍寬，可以達到20度至零下120℃；啟動快，效率高，操作簡單。
【專利說明】基于斯特林制冷機的冷鏡式露點溫度測量儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及氣體分析的測量儀器【技術領域】，具體地，涉及一種基于斯特林制冷機的冷鏡式露點溫度測量儀。
【背景技術】
[0002]氣體濕度是指氣體中水蒸汽的含量。氣體露點溫度是氣體常用的濕度表示方法之一，是指用等壓冷卻的方法使氣體中的水蒸汽冷卻至凝聚相出現，或通過控制冷鏡面的溫度，使氣體中的水蒸汽與(凝聚相)鏡面露層的平展表面呈熱力學平衡狀態，準確的測出此時的溫度即為該氣體的露點溫度，測量氣體露點溫度的儀器稱為露點儀。
[0003]現有冷鏡式露點儀的工作原理是:當被測氣體進入結露室，并以一定流速掠過鏡面(鏡面溫度高于該氣體的露點溫度)，干燥的鏡面將光源的入射光近乎于全反射。露點儀進行測量時，首先根據檢測器檢測到的信號控制制冷裝置，使鏡面溫度下降，此過程中通過反饋信號的變化，判斷是否結露。結露時記錄下鏡面溫度，該溫度就是待測氣體的露點值。
[0004]目前大部分冷鏡式露點儀的制冷系統都是采用液氮、半導體制冷、空氣壓縮機制冷等方法。液氮制冷時，制冷速率無法控制，而且液氮運輸、保存、使用比較復雜。電熱制冷，如半導體制冷的制冷范圍有限，多級半導體制冷能下限通常在_60°C左右，因為此時制冷塊自身發熱較多，耗電量大，就算增加級數，也會因為散熱問題導致冷端溫度瓶頸。空氣壓縮機制冷體積龐大，使儀器失去便攜性。實際儀器中，也會使用多種方法混合制冷，但類似的缺點也仍然存在。
實用新型內容
[0005]針對現有技術中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種基于斯特林制冷機的冷鏡式露點溫度測量儀，使鏡面的降溫效率高，溫度范圍寬。
[0006]根據本實用新型的一個方面，提供一種基于斯特林制冷機的冷鏡式露點溫度測量儀，包括測量腔體、制冷機、鏡面和測量附件，所述鏡面設置在所述測量腔體內，其特征是，所述制冷機為斯特林制冷機，所述鏡面設置在所述制冷機上，所述制冷機與所述測量腔體柔性密封連接，在所述鏡面上設置溫度傳感器，所述制冷機對所述鏡面降溫，所述測量附件測量出所述鏡面結露時的溫度傳感器溫度。
[0007]優選地，在所述鏡面下方還設有亞胺電熱膜，所述亞胺電熱膜對所述鏡面加熱。
[0008]優選地，所述制冷機與所述測量腔體之間通過彈性件密封連接。
[0009]優選地，其特征在于，所述制冷機的制冷溫度范圍為20度至零下120度。
[0010]優選地，其特征在于,測量的氣體為氮氣、氧氣、氦氣、氬氣或六氟化硫。
[0011]與現有技術相比，本實用新型具有如下的有益效果:
[0012](I)斯特林制冷機結構緊湊，有效工作溫度范圍寬，可以達到20度至零下120°C ；啟動快，效率高，操作簡單；
[0013](2)儀器持續工作時間長，制冷機能長時間連續工作，而不用人工干預；[0014](3)結合亞胺膜加熱片，可以有效的控制鏡面溫度，為測量精度提供了保障；
[0015](4)加熱或制冷功率可調，溫度控制精確；
[0016](5)制冷機結構緊湊，使得儀器具有很好的便攜性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0018]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0019]圖中:1為測量腔體，2為制冷機，3為鏡面，4為測量附件，5為密封片，6為溫度傳感器，7為亞胺電熱膜。
【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實施例對本實用新型進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本實用新型，但不以任何形式限制本實用新型。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本實用新型的保護范圍。
[0021]參見圖1，冷鏡式露點溫度測量儀用于測量的氣體為氮氣、氧氣、氦氣、氬氣或六氟化硫的露點溫度，其包括測量腔體1、制冷機2、鏡面3和測量附件4，附件4包括進氣口、出氣口、光電發生器部分、光電采集部分、觀察口等，這些部分緊固在測量腔體I上，圖中把這些組件抽象到一起表示，并不表示實際操作過程中它們是如此排列的，其排列安裝方式為本領域技術人員周知的方式。鏡面3設置在測量腔體I內，制冷機2為斯特林制冷機，制冷機2的制冷溫度范圍為20度至零下120度。鏡面3設置在制冷機2上，制冷機2與測量腔體I通過彈簧墊片或橡膠片等彈性元件進行柔性連接，同時通過密封片5密封連接，在鏡面3上設置溫度傳感器6，在鏡面3下方還設有亞胺電熱膜7，制冷機2用于對鏡面3降溫，亞胺電熱膜7用于對鏡面3加熱，通過制冷機2和亞胺加熱膜7使鏡面3達到氣體的露點溫度，測量附件4測量出鏡面3結露時的溫度傳感器上的溫度。
[0022]本實用新型采用斯特林制冷方法，其原理是逆向斯特林循環，氣體以絕熱膨脹做功從而實現制冷。其改變了傳統冷鏡式露點儀制冷方法不靈活的缺點。斯特林制冷機有體積小、有電就能工作且連續工作時間長、溫度控制精確等特點，比起傳統冷鏡式露點儀采用的液氮、半導體制冷、空氣壓縮機制冷等有明顯的優勢。將制冷端和測量腔鏡面通過合理方式連接，則可以對鏡面進行降溫。因為斯特林制冷機的特性，不宜頻繁通斷，所以制冷機開啟后將持續制冷。而鏡面升溫則通過亞胺電熱膜來實現。在鏡面下方有亞胺電熱膜，通電時能加熱鏡面，通過PWM或其他功率調節手段調節亞胺電熱膜功率，使制冷與加熱功率之和為鏡面在當時情景所需功率，可以實現全速制冷到全速加熱連續調節。這樣就能實現對鏡面溫度的精確控制，從而提高鏡面溫度的測量值。同時，結合恰當的出露判斷方法，可以準確的得到露點值。
[0023]以上對本實用新型的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本實用新型的實質內容。
【權利要求】
1.一種基于斯特林制冷機的冷鏡式露點溫度測量儀，包括測量腔體、制冷機、鏡面和測量附件，所述鏡面設置在所述測量腔體內，其特征在于，所述制冷機為斯特林制冷機，所述鏡面設置在所述制冷機上，所述制冷機與所述測量腔體柔性密封連接，在所述鏡面上設置溫度傳感器，所述制冷機對所述鏡面降溫，所述測量附件測量出所述鏡面結露時的溫度傳感器溫度。
2.根據權利要求1所述的基于斯特林制冷機的冷鏡式露點溫度測量儀，其特征在于，在所述鏡面下方還設有亞胺電熱膜，所述亞胺電熱膜對所述鏡面加熱。
3.根據權利要求1所述的基于斯特林制冷機的冷鏡式露點溫度測量儀，其特征在于，所述制冷機與所述測量腔體之間通過彈性件密封連接。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的基于斯特林制冷機的冷鏡式露點溫度測量儀，其特征在于，所述制冷機的制冷溫度范圍為20度至零下120度。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的基于斯特林制冷機的冷鏡式露點溫度測量儀，其特征在于，測量的氣體為氮氣、氧氣、氦氣、氬氣或六氟化硫。
【文檔編號】G01N25/68GK203534995SQ201320585848
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月22日 優先權日:2013年9月22日
【發明者】桂堅斌, 水浩淼, 姜良俊 申請人:上海電控研究所