密析尔冷镜式露点仪的应用

本文从理论和实验两方面研究了对露点温度测量作用较大的几个影响参数。无锡徽科特测控技术有限公司进行了几个冷镜式露点仪的实验测试，来研究镜面清洁、热力环境、流动速度、泄漏、压力变化、温度测量和光学探测对露点仪的影响作用。该研究集中在-40℃～0℃之间的露点温度。研究结果显示，当使用冷镜式露点仪作为参考标准或传递标准时，必须特别注意流动速度的作用，同时还发现，用来清洁镜面的棉花头是污染的主要来源。

在湿度测量中，英国密析尔冷镜式露点仪在溯源或量值传递中承担着重要的角色，在湿度国家标准比对时作为传递标准，在大多数经过认证的湿度计量实验室作为标准器，现在也有越来越多的企业用精密露点仪建立企业标准。由于标准程序不能完全包括所有的影响参数，不同的实验室间很难获得可比较的校准结果。特别是由于很难区别镜面上露和霜的形成差别，亦或是露和霜的混合，-40℃~0℃之间的露点温度存在一些特殊的问题。

八个欧洲国家标准实验室的比对结果异常更是引起了人们对该问题的强烈关注。之后的调查显示，所观测到的差异肯定不是由于国家标准执行情况的不同引起的，而应该是由于技术规范没有完全覆盖到的操作差异和各种影响因素造成的。十多年前，无锡徽科特测控技术有限公司介绍了影响冷镜式温度测量的主要问题和应预防的事项，指出对应该被控制但又被忽略的影响量做更加仔细的研究，确定传递标准用于露点比对时出现的主要问题，并且研究出一个能够在比对和校准中得到最可靠结果的操作规程。本文将一些冷镜式露点仪放在范围为-40℃~0℃之间露点温度的环境中进行研究。所研究的影响参数包括镜面清洁方法、液体冷却和传感头温度、流速、测试压力浮动以及泄漏。

在英国密析尔冷镜式露点仪中，珀尔帖制冷器能量效应致使凝结水滴或冰晶层维持在镜面上。冷凝物的增长（或消失）导致散射到光电探测器的光量的增加（或减少），这就会引起镜面的加热或降温。嵌入镜面的温度传感器显示的温度非常接近于穿过镜面的气体的实际露点温度。由于温度的动态控制，镜面的温度始终都在轻微地波动。

一、冷凝物表面温度的测量

冷镜式露点仪测量过程中的一个重要因素是冷凝物表面温度的测量。众所周知，如果物体表面没有与它所在环境达到热力平衡，那么其表面的温度就很难进行精确的测量。在冷镜式露点仪中，珀尔帖冷却器维持着镜面的热平衡。经过各种热传导、热传送和辐射过程，热量传递到样气、传感器室、光源和嵌入在镜面中的温度传感器。若镜面边缘是完全绝缘的，通过冷凝物和镜面的热梯度就要求镜子模块的温度比冷凝层表面的温度（即定义所规定的露点温度）低。若不是完全绝缘，那么珀尔帖冷却器热的一边和其周围的热量可能就会经过传感室流入镜面中，嵌入式温度传感器的自加热和它导线的热传导加热都会提高所测得的镜面温度。

无论是样气温度或流速的改变，或是温湿度传感器本身温度的变化，亦或是液体冷却剂的改变，都会影响所测得的温度，这是因为在保持冷凝物表面温度恒定的同时，珀尔帖冷却器和各种热梯度还得适应负荷的变化。这些变化需要一些时间来适应，尤其是绝缘性好的物体更是需要较长的反应时间。造成测得的温度和真实露点温度不同的其它影响因素还包括冷凝层的热传导性和厚度，这两个因素都由镜面的清洁程度和电子珀尔帖控制的特殊设置和质量决定。