[发明专利]一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置

说明书

一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置，是由两组对称的铜质基体、双面附有对称电极的石英晶片、两块高导热硅胶片、两个半导体制冷器、两个散热器、一个PT100铂热电阻、四个U型支架和四个螺钉组成；两组铜质基体扣在一起组成其主体；石英晶片被铜质基体夹住；高导热硅胶片放置在铜质基体与石英晶片之间；半导体制冷器放置在铜质基体的底座上；散热器紧贴于基体的底座并与半导体制冷器的热面相贴；PT100铂热电阻放置在两组铜质基体之间贴于石英晶片的非电极区域；U型支架和螺钉用于连接基体并将基体固定在散热器上，最终形成一个完整的传感装置。本发明保证石英晶片的振动质量，具备高效的传热性能，具有稳定高效的特点。

技术领域

本发明涉及一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置，它利用石英晶体谐振器与半导体制冷器相结合，通过主动控温的方式产生水分凝露，从而对其进行露点识别，达到露点温度测量的目的，属于空气状态参数测量技术领域。

背景技术

在自然界中凡是有生物存在的地方，在其周围的大气环境当中必然会含有或多或少的水汽。大气中水汽含量的多少，表明了大气的干、湿程度，即用湿度来表示。大气湿度在物理学和气象学中的表示方法有很多种，每种表示都有各自的物理量和与其相对应的单位。在众多大气湿度的表示方法中，习惯使用的是相对湿度、绝对湿度、露(霜)点温度等。

露点温度的测量已被国际公认为最精密的湿度测量方法，世界各国实际的湿度量值传递都是通过露点温度来实现的。露点温度是指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度，形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度。透过露点就可以知道空气中水汽含量，因而露点是一项绝对湿度的指标。露点测量方法根据原理的不同，目前使用较多的有冷镜式光电露点仪、电传感器式露点仪、电解法露点仪、红外露点仪、半导体传感器露点仪和谐振式露点仪。

谐振式露点测量方法主要是基于石英晶体微天平技术。石英晶振微天平(QuartzCrystal Microbalance，QCM)技术，是20世纪60年代建立起来的一种新型传感器测量技术。1959年提出的Sauerbrey方程是质量效应的基础，它建立了QCM表面刚性质量改变与其谐振频率变化之间的线性关系，根据此原理可以进行纳克级的质量检测，该方法具有高精度、高灵敏度、低成本等优点，受到了各国科学家的重视，目前已成为传感器领域的一个研究热点。在传统的石英晶体湿度传感器领域，主要采用了感湿材料涂覆工艺，利用在石英晶体表面涂覆感湿材料从而达到对空气中水分的吸附，这种工艺的传感器主要以测量相对湿度为主。对于利用石英晶体测量露点的方法中，主要是采用了制冷系统与石英晶体谐振器的结合，对石英晶片制冷使其表面空气达到饱和状态即石英晶片表面产生水凝结，利用石英晶体的频率改变识别露点，从而达到测量露点温度的目的。

国内外对此种方法的报道很少，主要是此项技术还存在很多技术难点，但是利用该方法研制的露点仪相比较传统的冷镜光电式露点仪在灵敏度、测量精度和响应时间等方面都有其较大的优势，尤其在低湿的环境下具有很好的应用前景，同时此方法较传统的吸附式石英晶体湿度传感器相比，有很好的脱湿性，因而具有很好的重复性。

发明内容

1、目的：本发明的目的是为了提供一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置，它能够保证双面附有对称电极的石英晶片维持良好的谐振状态，并且可以很大程度上对石英晶片进行制冷，可以快速稳定的主动产生凝露并且对其进行识别。本装置具有灵敏度高，响应时间快，可靠性好的优点。

2、技术方案：