專利名稱：改進(jìn)型冷鏡露點(diǎn)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于檢測(cè)氣體中微水含量的冷鏡露點(diǎn)傳感器，具體地說(shuō)，本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)型的冷鏡露點(diǎn)傳感器。
背景技術(shù)：
冷鏡露點(diǎn)傳感器是用于精密檢測(cè)氣體中微水含量的器具，它是精密露點(diǎn)儀的重要組成部分。目前，常見(jiàn)的冷鏡露點(diǎn)傳感器主要由殼體1、安裝在殼體內(nèi)的光電信號(hào)拾取器、檢測(cè)室、溫度傳感器、電熱泵式制冷元件、散熱器和控制電熱泵式制冷元件的控制部分構(gòu)成。如圖1所示，安裝在殼體1內(nèi)的光電信號(hào)拾取器由發(fā)光管2、光通道3、光電接收管4組成；其功能是將發(fā)光管2發(fā)出的恒定光源以一定的角度經(jīng)光通道3射入檢測(cè)室內(nèi)的冷鏡表面，再由光電接收管4從對(duì)應(yīng)點(diǎn)拾取冷鏡反射的光信號(hào)。
安裝在殼體1內(nèi)的檢測(cè)室位于光電信號(hào)拾取器的下面，它由進(jìn)氣口5、測(cè)試腔6、冷鏡7和出氣口8構(gòu)成；其功能是使被檢測(cè)氣體以一定的速率掠過(guò)冷鏡7表面，使氣體中的水蒸汽與冷鏡7表面的水(或冰)的平展表面接觸。安裝在檢測(cè)室內(nèi)的冷鏡7是一件極其關(guān)鍵的部件，它是結(jié)露或霜的載體，是光信號(hào)折射點(diǎn)。
安裝在殼體1內(nèi)的溫度傳感器9被放置在冷鏡7的下表面的下面，它是采用微型精密鉑金電阻Pt100制成，用于反映冷鏡7鏡面的溫度。
安裝在殼體1內(nèi)的電熱泵式半導(dǎo)體制冷器10安裝在冷鏡7的下面，是使冷鏡鏡面升溫或降溫的原動(dòng)力。
在電熱泵式半導(dǎo)體制冷器10的下面安裝有散熱器11。
為了能夠精確地通過(guò)電熱泵式半導(dǎo)體制冷器10控制冷鏡7鏡面升溫或降溫，使掠過(guò)冷鏡7表面的氣體中的水蒸汽與冷鏡7表面的水(或冰)的平展表面接觸，達(dá)到熱力學(xué)相平衡狀態(tài)，如圖2所示，常見(jiàn)的冷鏡露點(diǎn)傳感器還包括一由微處理器CPU和功率放大器構(gòu)成的控制部分。其工作原理是當(dāng)被檢測(cè)氣體進(jìn)入露點(diǎn)傳感器檢測(cè)室后，以一定流速掠過(guò)冷鏡鏡面，此時(shí)冷鏡鏡面溫度高于該氣體的露點(diǎn)溫度，干燥鏡面將發(fā)光管發(fā)射的入射光幾乎完全反射到光電接收管，較強(qiáng)的光流通過(guò)光電信號(hào)拾取器；由微處理器CPU、功率放大器構(gòu)成的控制部分控制半導(dǎo)體制冷器，使冷鏡鏡面溫度下降；當(dāng)冷鏡鏡面溫度降至被檢測(cè)氣體露點(diǎn)溫度時(shí)，在冷鏡表面形成飽和蒸汽壓，結(jié)成露或霜；入射光在冷鏡鏡面上呈慢散射，光電接收管所接收的信號(hào)減弱到設(shè)定值時(shí)，這一過(guò)程通過(guò)光電轉(zhuǎn)換、數(shù)字處理以及PID控制，把鏡面結(jié)露狀態(tài)穩(wěn)定控制在最佳點(diǎn)上，此時(shí)，設(shè)置在冷鏡下面的精密溫度傳感器則將該被檢測(cè)氣體的露點(diǎn)溫度顯示出來(lái)，完成氣體濕度的檢測(cè)過(guò)程。
上述常見(jiàn)的冷鏡露點(diǎn)傳感器的缺點(diǎn)是1、如圖1所示，為了避免殼體與散熱器接觸面漏氣，殼體1的側(cè)壁通常作的較厚，以便涂抹更多的密封膠，這樣就加大了導(dǎo)熱面積，使散熱器高達(dá)30～45℃溫度的熱量向殼體上方傳導(dǎo)，形成熱短路現(xiàn)象，導(dǎo)致殼體溫度高出環(huán)境溫度5~7℃，影響了冷鏡鏡面的實(shí)際溫度。
2、由于被檢測(cè)氣體的進(jìn)氣口設(shè)在露點(diǎn)傳感器殼體側(cè)壁上方，那里恰恰是露點(diǎn)傳感器殼體比較熱的地方，使得進(jìn)入露點(diǎn)傳感器的被檢測(cè)氣體的溫度升高，從而增加了半導(dǎo)體制冷器的工作負(fù)荷，降低了露點(diǎn)傳感器的綜合檢測(cè)能力。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述原因，本實(shí)用新型的目的是提供一種可減小半導(dǎo)體制冷器熱短路現(xiàn)象、提升半導(dǎo)體制冷器制冷能力、降低被檢測(cè)氣體進(jìn)氣溫度的改進(jìn)型冷鏡露點(diǎn)傳感器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種改進(jìn)型冷鏡露點(diǎn)傳感器，它由殼體、安裝在殼體內(nèi)的光電信號(hào)拾取器、檢測(cè)室、溫度傳感器、電熱泵式制冷元件、散熱器和控制電熱泵式制冷元件的控制部分構(gòu)成；所述光電信號(hào)拾取器由發(fā)光管、光通道、光電接收管組成；所述檢測(cè)室位于光電信號(hào)拾取器的下面，它由進(jìn)氣口、測(cè)試腔、冷鏡和出氣口構(gòu)成；所述電熱泵式半導(dǎo)體制冷器安裝在冷鏡的下面；散熱器安裝在電熱泵式半導(dǎo)體制冷器的下面；其特征在于所述殼體為一整體封閉殼體，適當(dāng)調(diào)小殼體內(nèi)部制冷器功率，在殼體的底部與散熱器之間、獨(dú)立于殼體之外，加裝有一級(jí)半導(dǎo)體制冷元件；該殼體、加裝的半導(dǎo)體制冷元件以及散熱器通過(guò)螺釘固定在一起。
所述進(jìn)氣口設(shè)置在殼體底部、靠近加裝的半導(dǎo)體制冷元件冷端處。
所述殼體為瘦腰形，在殼體側(cè)壁中部增設(shè)有一層保溫層，減少殼壁的熱損耗。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是殼體密封效果好；降溫速度快，制冷能力提高約10％；同等工作條件下，可以使檢測(cè)露點(diǎn)溫度范圍下延約5℃左右；檢測(cè)穩(wěn)定性大幅提高。


圖1為常見(jiàn)的冷鏡露點(diǎn)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖圖2為常見(jiàn)的冷鏡露點(diǎn)傳感器工作原理圖圖3為本實(shí)用新型改進(jìn)型冷鏡露點(diǎn)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
圖3為本實(shí)用新型改進(jìn)型冷鏡露點(diǎn)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本實(shí)用新型為了減小半導(dǎo)體制冷器熱短路現(xiàn)象，將冷鏡露點(diǎn)傳感器的殼體設(shè)計(jì)成一個(gè)整體封閉的結(jié)構(gòu)，在殼體的底部與散熱器之間、獨(dú)立于殼體之外，加裝一級(jí)半導(dǎo)體制冷元件12，為整個(gè)殼體降溫。本實(shí)用新型通過(guò)螺釘將傳感器殼體、加裝的半導(dǎo)體制冷元件以及散熱器固定在一起。
這樣就使殼體與散熱器之間的接觸面積幾乎減少了90％以上，完全避免了半導(dǎo)體制冷器的熱短路現(xiàn)象，有效地提高了半導(dǎo)體制冷器的制冷能力，提升了露點(diǎn)傳感器的綜合檢測(cè)能力。經(jīng)檢測(cè)，露點(diǎn)傳感器殼體溫度可低于環(huán)境溫度8～！1℃之多。
另外，本實(shí)用新型為了降低被檢測(cè)氣體的進(jìn)氣溫度，將被檢測(cè)氣體的進(jìn)氣口5設(shè)置在傳感器殼體底部加裝的半導(dǎo)體制冷元件12冷端處，使被測(cè)樣氣在進(jìn)入檢測(cè)室之前，溫度得以降低，減緩對(duì)冷鏡鏡面溫度的沖擊。這點(diǎn)改進(jìn)對(duì)改善冷鏡鏡面溫度控制和提高測(cè)量的穩(wěn)定性十分重要。為進(jìn)一步減少熱損耗，本實(shí)用新型還將殼體整體減小，設(shè)計(jì)成瘦腰形，并且在殼體側(cè)壁中部增設(shè)一層保溫層13，減小環(huán)境溫度對(duì)制冷器制冷能力的影響。以上兩項(xiàng)改進(jìn)措施可以使殼體溫度下降10～15度，與常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，提升制冷利用率約15％。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、由于本實(shí)用新型的殼體設(shè)計(jì)為一整體結(jié)構(gòu)，所以，其密封效果好。
2、降溫速度快，制冷能力提高約10％；同等工作條件下，可以使檢測(cè)露點(diǎn)溫度范圍下延約5℃左右。
3、檢測(cè)穩(wěn)定性大幅提高。整機(jī)綜合穩(wěn)定性達(dá)到0.1℃(一級(jí)精度為≤0.2℃)；綜合重復(fù)性≤0.05.達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。
以上所述是本發(fā)明的具體實(shí)施例及所運(yùn)用的技術(shù)原理，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案基礎(chǔ)上的等效變換，均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種改進(jìn)型冷鏡露點(diǎn)傳感器，它由殼體、安裝在殼體內(nèi)的光電信號(hào)拾取器、檢測(cè)室、溫度傳感器、電熱泵式制冷元件、散熱器和控制電熱泵式制冷元件的控制部分構(gòu)成；所述光電信號(hào)拾取器由發(fā)光管、光通道、光電接收管組成；所述檢測(cè)室位于光電信號(hào)拾取器的下面，它由進(jìn)氣口、測(cè)試腔、冷鏡和出氣口構(gòu)成；所述電熱泵式半導(dǎo)體制冷器安裝在冷鏡的下面；散熱器安裝在電熱泵式半導(dǎo)體制冷器的下面；其特征在于所述殼體為一整體封閉殼體，在殼體的底部與散熱器之間、獨(dú)立于殼體之外，加裝有一級(jí)半導(dǎo)體制冷元件；該殼體、加裝的半導(dǎo)體制冷元件以及散熱器通過(guò)螺釘固定在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型冷鏡露點(diǎn)傳感器，其特征在于所述進(jìn)氣口設(shè)置在殼體底部、靠近加裝的半導(dǎo)體制冷元件冷端處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改進(jìn)型冷鏡露點(diǎn)傳感器，其特征在于所述殼體為瘦腰形，在殼體側(cè)壁中部增設(shè)有一層保溫層。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種改進(jìn)型冷鏡露點(diǎn)傳感器，其特征在于本實(shí)用新型將傳感器的殼體設(shè)計(jì)成一整體封閉殼體，在殼體的底部與散熱器之間、獨(dú)立于殼體之外，加裝有一級(jí)半導(dǎo)體制冷元件；將被檢測(cè)氣體的進(jìn)氣口設(shè)置在殼體底部、靠近加裝的半導(dǎo)體制冷元件冷端處；將傳感器殼體設(shè)計(jì)為瘦腰形，在殼體側(cè)壁中部增設(shè)有一層保溫層。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是傳感器殼體密封效果好；降溫速度快，制冷能力提高約10％；同等工作條件下，可以使檢測(cè)露點(diǎn)溫度范圍下延約5℃左右；檢測(cè)穩(wěn)定性大幅提高。
文檔編號(hào)G01N25/66GK2906609SQ200620113940
公開(kāi)日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者邵江 申請(qǐng)人:北京京虹天科技有限公司