專利名稱：光電露點儀散熱系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型便攜式光電露點儀散熱系統(tǒng)的設計，屬于光電測試儀器設計領域。
背景技術：
相對濕度是表示在一定的溫度、壓強下，空氣中含有的水蒸氣是否接近飽和的一個物理量(水蒸氣的溫度始終與空氣溫度相同，而水蒸氣壓只是空氣壓力的分壓)，相對濕度越大，說明空氣中的水蒸氣越接近飽和，當空氣中的水蒸氣一旦呈飽和狀態(tài)(此時的水蒸氣又稱飽和水蒸氣壓)而凝結成水時，就稱之謂結露，這時的溫度稱為露點溫度(或簡稱露點)。露點溫度也就是用來表示氣體的濕度。理論和實際表明，空氣的露點溫度和飽和水蒸氣壓是一一對應的。一定的溫度下，空氣中的水蒸氣壓一般都要低于該溫度下的飽和水蒸氣壓，在保持壓強不變的情況下，對空氣進行降溫，那么空氣中相應的飽和水蒸氣壓必然會降低，一旦飽和水蒸氣壓降到與原來空氣中的水蒸氣壓相同時，處于降溫過程的空氣中的水蒸氣必然要在此時達到飽和狀態(tài)而結露，這個露點溫度可以測量出。理論上，對于給定溫度、壓強的空氣，它的相對濕度與露點溫度是相互對應的，因此，只要在保持壓強不變的情況下找到露點溫度，通過換算或查表，就可以確定相對濕度，這就是用露點法來測量相對濕度的原理。在精確測量濕度方面，露點法是一種相當準確的方法.實現(xiàn)露點的測量必須包括 3個基本環(huán)節(jié)降溫、判斷露點的形成和測量露點溫度?，F(xiàn)有一般的便攜光電式精密露點儀由于體積過小，空氣采集風扇震動大，散熱系統(tǒng)散熱效率低下，風扇系統(tǒng)設計不科學，對測量精度產生不利影響。
發(fā)明內容
為解決上述問題，本發(fā)明制備了便攜式光學露點檢測儀，具備了新型的送氣和散熱系統(tǒng)，具有精度高，體積小，噪音低，儀器操作使用方便等特點，可作為普通的工作計量器具推廣使用。露點儀的工作原理為專門的采集空氣的氣道(氣道內放置一個測溫器件，在氣道的尾部安裝一個微型風扇)使采樣氣體通過氣道后進入一體化結構(由光的發(fā)射、反射、 接收、測溫和制冷器件組成)。由測溫傳感器測出樣氣溫度，制冷器使得光的反射面和測溫模塊一起降溫，反射光的信號變化與參考電壓比較產生一個誤差信號，這個誤差信號經過 PID電路去驅動制冷器工作，使得鏡面上始終保持結露狀態(tài)(這時鏡面上結露的水氣與室溫樣氣帶走的水氣相平衡)，這時的鏡面溫度就是露點溫度。在這種狀態(tài)下，當樣氣的含濕量變化時，露點也隨之跟蹤變化。本發(fā)明的光電露點儀具體技術方案如下分為傳感器部分和機箱部分兩部分，中間通過電氣線纜連接，PID電路和其他輔助電路設置于機箱中。傳感器部分由光學系統(tǒng)、制冷和風扇系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)組成。具有專門的采集空氣的氣道，氣道內放置進氣道傳感器和第一送氣風扇，在氣道的尾部安裝第二抽氣風扇，使采樣氣通過氣道后進入測試腔體，由測溫傳感器測出樣氣溫度，制冷器使得反射鏡/測溫模塊降溫。反射光的信號變化與參考電壓比較產生一個誤差信號，這個誤差信號經過PID電路去驅動制冷器工作，使得鏡面上始終保持結露狀態(tài)，此時鏡面上結露的水氣與室溫樣氣帶走的水氣相平衡，此時的鏡面溫度就是露點溫度。當樣氣的含濕量變化時，露點也隨之跟蹤變化。測試光路系統(tǒng)包括光的發(fā)射和光的反射、接收，采用LED發(fā)光二極管和光電二極管，反射鏡/測溫模塊的反射鏡面，采用拋光的鉬片，用一個參考二極管裝在發(fā)光管的附近，參考光電二極管的信號放大后與一個基準電壓比較，對各種因素引起的光強變化進行補償，制冷器采用了光電隔離技術，工作電流可預先設定，當制冷器工作時溫度降至露點附近時，工作電流由PID電路的輸出控制，制冷電流能自動調節(jié)，使冷端始終跟蹤在露點溫度。本發(fā)明采用單片機系列80C196芯片開發(fā)的小型16位單片機系統(tǒng)，可以把露點溫度和樣氣溫度換算成相對濕度單位。所述光電露點儀還包括可旋下的上蓋，散熱系統(tǒng)包括主散熱風扇，設計直徑可為12-20cm，設計轉速可為 800-3000轉/分。所述光電露點儀還包括下基座散熱器，下基座散熱器的剖面中間部位為一個導流風錐，所述下基座散熱器與上基座散熱器共同構成一個散熱風道。如上所述的光電露點儀，其中下基座散熱器與上基座散熱器共同構成一個散熱風道并且為純銅構造。光學系統(tǒng)是露點儀傳感器中非常重要的一部分，包括光的發(fā)射和光的反射、接收。 設計中采用LED發(fā)光二極管和光電二極管，光的單色性好，功耗小，驅動簡單，性能穩(wěn)定，不會在反射鏡上產生明顯的熱效應。光的反射鏡面，采用拋光的鉬片，其性能穩(wěn)定，耐腐蝕。反射光的光強變化反映反射鏡面是否結露，所以要求光源是恒定不變的理想情況。在光學系統(tǒng)設計中，用一個參考二極管裝在發(fā)光管的附近，參考光電二極管的信號放大后與一個基準電壓比較，對各種因素引起的光強變化進行補償。考慮到驅動半導體制冷器的電流較大，在設計時，采用了光電隔離技術。制冷器工作電流可預先設定，當制冷器工作時溫度降至露點附近時，工作電流由PID電路的輸出控制，制冷電流能自動調節(jié)，使冷端始終跟蹤在露點溫度。露點儀測量的精確度最終取決于溫度測量的精度。在設計中，采用了半導體測溫器件AD590，測溫范圍:-55 150°C，精度士0. 5°C，線性度士0. 5°C，且體積小，熱穩(wěn)定性好，輸出電流信號，抗干擾能力強。將其嵌入制冷端的純銅基座內，反射鏡直接帖在AD590 頂端，最大程度上減小了溫度梯度。露點溫度是濕度的一種表示法，通常露點溫度和相對濕度之間換算通過查表的方法。本設計利用單片機系列80C196芯片開發(fā)的小型16位單片機系統(tǒng)，可以把露點溫度和樣氣溫度換算成相對濕度單位。80C196是一種16位的單片機，具有16位的內部總線和16 位的外部總線，非常適合在既需要體積小，又要低價格的場合應用。80C196具有高速輸入通道，轉換時間只需22Ls(12MHz晶振時)，用80C196芯片開發(fā)了小型單片機系統(tǒng)，編制了相應的轉換程序。露點測試結果可通過顯示切換直接顯示出相對濕度值，與(濕度查算表)查出的值比較，精度誤差不超過0.5%。
圖1為本發(fā)明的光電露點儀組成框圖2為本發(fā)明的光電露點儀傳感器部分的結構圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的光電露點儀的組成框圖，分為機箱部分1和傳感器部分2兩部分，中間通過電氣線纜連接，端口可采用航空插頭。機箱部分1中設置本發(fā)明的PID電路和其他輔助電路。如圖2所示的為本發(fā)明的光電露點儀的傳感器部分的結構圖，測試空氣通過第一送氣風扇3送入測試腔體14內，測試腔體14內為測試光路系統(tǒng)4，測試過后的空氣通過第二抽氣風扇7排出測試腔體，采用兩個風扇的優(yōu)點是每個風扇的轉速不必設計得過高，因此產生的噪音和振動也就比較小，進而提高測試精度。5為進氣道測溫傳感器，8為反射鏡/ 測溫模塊，9為制冷器，10為上基座散熱器，6為可旋下的上蓋，11為主散熱風扇，設計直徑可為12-20cm，設計轉速可為800-3000轉/分，13為下基座散熱器，下基座散熱器13的剖面中間部位為一個導流風錐，所述下基座散熱器13與上基座散熱器10共同構成一個散熱風道12 (為測試穩(wěn)固，該基座散熱器可為純銅制造)。本發(fā)明的優(yōu)點在于，采用雙風扇的采集空氣系統(tǒng)，使得每個風扇的轉速不必設計得更高，因此產生的噪音和振動也就比較小，進而提高測試精度。主散熱風扇設計為中低轉速，直徑可為12-20cm，設計轉速可為800-3000轉/分，下基座散熱器13的剖面中間部位為一個導流風錐，與上基座散熱器10共同構成一個散熱風道12，所述散熱風道12為純銅制造，構成高效穩(wěn)定的集成散熱系統(tǒng)。
權利要求
1.一種光電露點儀，分為傳感器部分( 和機箱部分(1)兩部分，中間通過電氣線纜連接，PID電路和其他輔助電路設置于機箱中，傳感器部分O)由光學系統(tǒng)G)、制冷和風扇系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)組成，專門的采集空氣的氣道，氣道內放置進氣道測溫傳感器( 和第一送氣風扇(3)，在氣道的尾部安裝第二抽氣風扇(7)，使樣氣通過氣道后進入測試腔體(14)， 由進氣道測溫傳感器( 測出樣氣溫度，制冷器(9)使得反射鏡/測溫模塊(8)降溫，反射光的信號變化與參考電壓比較產生一個誤差信號，這個誤差信號經過PID電路去驅動制冷器工作，使得鏡面上始終保持結露狀態(tài)，此時鏡面上結露的水氣與室溫樣氣帶走的水氣相平衡，此時的鏡面溫度就是露點溫度，當樣氣的含濕量變化時，露點也隨之跟蹤變化，測試光路系統(tǒng)(4)包括光的發(fā)射和光的反射、接收，采用LED發(fā)光二極管和光電二極管，反射鏡/ 測溫模塊(8)的反射鏡面，采用拋光的鉬片，用一個參考二極管裝在發(fā)光管的附近，參考光電二極管的信號放大后與一個基準電壓比較，對各種因素引起的光強變化進行補償，所述制冷器(9)采用光電隔離技術，工作電流可預先設定，當制冷器工作時溫度降至露點附近時，工作電流由PID電路的輸出控制，制冷電流能自動調節(jié)，使冷端始終跟蹤在露點溫度， 利用單片機系列80C196芯片開發(fā)的小型16位單片機系統(tǒng)，把露點溫度和樣氣溫度換算成相對濕度單位，所述光電露點儀還包括可旋下的上蓋(6)，散熱系統(tǒng)包括主散熱風扇(11)， 設計直徑范圍為12-20cm，設計轉速范圍為800-3000轉/分，所述光電露點儀還包括下基座散熱器(1 的剖面中間部位為一個導流風錐，所述下基座散熱器(1 與上基座散熱器 (10)共同構成一個散熱風道(12)。
2.如權利要求1所述的光電露點儀，其特征在于所述下基座散熱器(1 與上基座散熱器(10)共同構成一個散熱風道(12)并且為純銅構造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型便攜式光電露點儀散熱系統(tǒng)的設計，屬于光電測試儀器設計領域。該儀器結構上分為傳感器和機箱兩部分，傳感器部分由光學系統(tǒng)(光的發(fā)射、反射和接收)、制冷和風扇系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)體積小，便于攜帶，采用雙風扇的采集空氣系統(tǒng)，大大提高了測試精度。
文檔編號G01N21/47GK102565001SQ20101061932
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權日2010年12月30日
發(fā)明者沈曉華 申請人:上海龍?zhí)煨畔⒖萍加邢薰?br>