专利名称：光电露点仪散热系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型便携式光电露点仪散热系统的设计，属于光电测试仪器设计领域。
背景技术：
相对湿度是表示在一定的温度、压强下，空气中含有的水蒸气是否接近饱和的一个物理量(水蒸气的温度始终与空气温度相同，而水蒸气压只是空气压力的分压)，相对湿度越大，说明空气中的水蒸气越接近饱和，当空气中的水蒸气一旦呈饱和状态(此时的水蒸气又称饱和水蒸气压)而凝结成水时，就称之谓结露，这时的温度称为露点温度(或简称露点)。露点温度也就是用来表示气体的湿度。理论和实际表明，空气的露点温度和饱和水蒸气压是一一对应的。一定的温度下，空气中的水蒸气压一般都要低于该温度下的饱和水蒸气压，在保持压强不变的情况下，对空气进行降温，那么空气中相应的饱和水蒸气压必然会降低，一旦饱和水蒸气压降到与原来空气中的水蒸气压相同时，处于降温过程的空气中的水蒸气必然要在此时达到饱和状态而结露，这个露点温度可以测量出。理论上，对于给定温度、压强的空气，它的相对湿度与露点温度是相互对应的，因此，只要在保持压强不变的情况下找到露点温度，通过换算或查表，就可以确定相对湿度，这就是用露点法来测量相对湿度的原理。在精确测量湿度方面，露点法是一种相当准确的方法.实现露点的测量必须包括 3个基本环节降温、判断露点的形成和测量露点温度。现有一般的便携光电式精密露点仪由于体积过小，空气采集风扇震动大，散热系统散热效率低下，风扇系统设计不科学，对测量精度产生不利影响。

发明内容
为解决上述问题，本发明制备了便携式光学露点检测仪，具备了新型的送气和散热系统，具有精度高，体积小，噪音低，仪器操作使用方便等特点，可作为普通的工作计量器具推广使用。露点仪的工作原理为专门的采集空气的气道(气道内放置一个测温器件，在气道的尾部安装一个微型风扇)使采样气体通过气道后进入一体化结构(由光的发射、反射、 接收、测温和制冷器件组成)。由测温传感器测出样气温度，制冷器使得光的反射面和测温模块一起降温，反射光的信号变化与参考电压比较产生一个误差信号，这个误差信号经过 PID电路去驱动制冷器工作，使得镜面上始终保持结露状态(这时镜面上结露的水气与室温样气带走的水气相平衡)，这时的镜面温度就是露点温度。在这种状态下，当样气的含湿量变化时，露点也随之跟踪变化。本发明的光电露点仪具体技术方案如下分为传感器部分和机箱部分两部分，中间通过电气线缆连接，PID电路和其他辅助电路设置于机箱中。传感器部分由光学系统、制冷和风扇系统、测温系统组成。具有专门的采集空气的气道，气道内放置进气道传感器和第一送气风扇，在气道的尾部安装第二抽气风扇，使采样气通过气道后进入测试腔体，由测温传感器测出样气温度，制冷器使得反射镜/测温模块降温。反射光的信号变化与参考电压比较产生一个误差信号，这个误差信号经过PID电路去驱动制冷器工作，使得镜面上始终保持结露状态，此时镜面上结露的水气与室温样气带走的水气相平衡，此时的镜面温度就是露点温度。当样气的含湿量变化时，露点也随之跟踪变化。测试光路系统包括光的发射和光的反射、接收，采用LED发光二极管和光电二极管，反射镜/测温模块的反射镜面，采用抛光的钼片，用一个参考二极管装在发光管的附近，参考光电二极管的信号放大后与一个基准电压比较，对各种因素引起的光强变化进行补偿，制冷器采用了光电隔离技术，工作电流可预先设定，当制冷器工作时温度降至露点附近时，工作电流由PID电路的输出控制，制冷电流能自动调节，使冷端始终跟踪在露点温度。本发明采用单片机系列80C196芯片开发的小型16位单片机系统，可以把露点温度和样气温度换算成相对湿度单位。所述光电露点仪还包括可旋下的上盖，散热系统包括主散热风扇，设计直径可为12-20cm，设计转速可为 800-3000转/分。所述光电露点仪还包括下基座散热器，下基座散热器的剖面中间部位为一个导流风锥，所述下基座散热器与上基座散热器共同构成一个散热风道。如上所述的光电露点仪，其中下基座散热器与上基座散热器共同构成一个散热风道并且为纯铜构造。光学系统是露点仪传感器中非常重要的一部分，包括光的发射和光的反射、接收。 设计中采用LED发光二极管和光电二极管，光的单色性好，功耗小，驱动简单，性能稳定，不会在反射镜上产生明显的热效应。光的反射镜面，采用抛光的钼片，其性能稳定，耐腐蚀。反射光的光强变化反映反射镜面是否结露，所以要求光源是恒定不变的理想情况。在光学系统设计中，用一个参考二极管装在发光管的附近，参考光电二极管的信号放大后与一个基准电压比较，对各种因素引起的光强变化进行补偿。考虑到驱动半导体制冷器的电流较大，在设计时，采用了光电隔离技术。制冷器工作电流可预先设定，当制冷器工作时温度降至露点附近时，工作电流由PID电路的输出控制，制冷电流能自动调节，使冷端始终跟踪在露点温度。露点仪测量的精确度最终取决于温度测量的精度。在设计中，采用了半导体测温器件AD590，测温范围:-55 150°C，精度士0. 5°C，线性度士0. 5°C，且体积小，热稳定性好，输出电流信号，抗干扰能力强。将其嵌入制冷端的纯铜基座内，反射镜直接帖在AD590 顶端，最大程度上减小了温度梯度。露点温度是湿度的一种表示法，通常露点温度和相对湿度之间换算通过查表的方法。本设计利用单片机系列80C196芯片开发的小型16位单片机系统，可以把露点温度和样气温度换算成相对湿度单位。80C196是一种16位的单片机，具有16位的内部总线和16 位的外部总线，非常适合在既需要体积小，又要低价格的场合应用。80C196具有高速输入通道，转换时间只需22Ls(12MHz晶振时)，用80C196芯片开发了小型单片机系统，编制了相应的转换程序。露点测试结果可通过显示切换直接显示出相对湿度值，与(湿度查算表)查出的值比较，精度误差不超过0.5%。


图1为本发明的光电露点仪组成框图2为本发明的光电露点仪传感器部分的结构图。
具体实施例方式如图1所示，本发明的光电露点仪的组成框图，分为机箱部分1和传感器部分2两部分，中间通过电气线缆连接，端口可采用航空插头。机箱部分1中设置本发明的PID电路和其他辅助电路。如图2所示的为本发明的光电露点仪的传感器部分的结构图，测试空气通过第一送气风扇3送入测试腔体14内，测试腔体14内为测试光路系统4，测试过后的空气通过第二抽气风扇7排出测试腔体，采用两个风扇的优点是每个风扇的转速不必设计得过高，因此产生的噪音和振动也就比较小，进而提高测试精度。5为进气道测温传感器，8为反射镜/ 测温模块，9为制冷器，10为上基座散热器，6为可旋下的上盖，11为主散热风扇，设计直径可为12-20cm，设计转速可为800-3000转/分，13为下基座散热器，下基座散热器13的剖面中间部位为一个导流风锥，所述下基座散热器13与上基座散热器10共同构成一个散热风道12 (为测试稳固，该基座散热器可为纯铜制造)。本发明的优点在于，采用双风扇的采集空气系统，使得每个风扇的转速不必设计得更高，因此产生的噪音和振动也就比较小，进而提高测试精度。主散热风扇设计为中低转速，直径可为12-20cm，设计转速可为800-3000转/分，下基座散热器13的剖面中间部位为一个导流风锥，与上基座散热器10共同构成一个散热风道12，所述散热风道12为纯铜制造，构成高效稳定的集成散热系统。
权利要求
1.一种光电露点仪，分为传感器部分( 和机箱部分(1)两部分，中间通过电气线缆连接，PID电路和其他辅助电路设置于机箱中，传感器部分O)由光学系统G)、制冷和风扇系统、测温系统组成，专门的采集空气的气道，气道内放置进气道测温传感器( 和第一送气风扇(3)，在气道的尾部安装第二抽气风扇(7)，使样气通过气道后进入测试腔体(14)， 由进气道测温传感器( 测出样气温度，制冷器(9)使得反射镜/测温模块(8)降温，反射光的信号变化与参考电压比较产生一个误差信号，这个误差信号经过PID电路去驱动制冷器工作，使得镜面上始终保持结露状态，此时镜面上结露的水气与室温样气带走的水气相平衡，此时的镜面温度就是露点温度，当样气的含湿量变化时，露点也随之跟踪变化，测试光路系统(4)包括光的发射和光的反射、接收，采用LED发光二极管和光电二极管，反射镜/ 测温模块(8)的反射镜面，采用抛光的钼片，用一个参考二极管装在发光管的附近，参考光电二极管的信号放大后与一个基准电压比较，对各种因素引起的光强变化进行补偿，所述制冷器(9)采用光电隔离技术，工作电流可预先设定，当制冷器工作时温度降至露点附近时，工作电流由PID电路的输出控制，制冷电流能自动调节，使冷端始终跟踪在露点温度， 利用单片机系列80C196芯片开发的小型16位单片机系统，把露点温度和样气温度换算成相对湿度单位，所述光电露点仪还包括可旋下的上盖(6)，散热系统包括主散热风扇(11)， 设计直径范围为12-20cm，设计转速范围为800-3000转/分，所述光电露点仪还包括下基座散热器(1 的剖面中间部位为一个导流风锥，所述下基座散热器(1 与上基座散热器 (10)共同构成一个散热风道(12)。
2.如权利要求1所述的光电露点仪，其特征在于所述下基座散热器(1 与上基座散热器(10)共同构成一个散热风道(12)并且为纯铜构造。
全文摘要
本发明涉及一种新型便携式光电露点仪散热系统的设计，属于光电测试仪器设计领域。该仪器结构上分为传感器和机箱两部分，传感器部分由光学系统(光的发射、反射和接收)、制冷和风扇系统、测温系统组成。该系统体积小，便于携带，采用双风扇的采集空气系统，大大提高了测试精度。
文档编号G01N21/47GK102565001SQ20101061932
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者沈晓华 申请人:上海龙天信息科技有限公司