一种带封装台的结露系统及露点仪的制作方法

1.本实用新型涉及结露测量的技术领域，更具体地，涉及一种带封装台的结露系统及露点仪。


背景技术：

2.露点仪是测量气体中含有水汽含量的仪器设备，配合测量气体温度，可以获得气体的温湿度。光学冷镜式露点仪因其测量精度高，长期稳定可靠，被国际通用作为计量检测行业测量露点和温湿度的传递标准。
3.虽然露点仪具有以上精度高、长期稳定可靠的特点，但其价格高昂、使用和维护频繁是其不可回避的问题，测量范围、仪器体积大等因素也限制了使用场景。
4.结露系统是露点仪的其中一个重要组成部分，结露系统的主要工作原理为：通过制冷使镜面结露，再测量结露温度。其中，要保证露点仪高精度，测量气体必须清洁干净无污染，或者定期清洗镜面污染物，否则容易受镜面污染物影响导致测量露点偏差从而影响仪器精度。
5.而且，现有的结露系统镜面采用大尺寸铜镀金，铜块惯性大导致响应速度慢，铜镀金工艺表面容易脏污；且大尺寸铜镀金，消耗制冷功率，导致制冷温差小，测量露点范围小。
6.再者，为便于放置测温计，现有的结露系统中，镜片与制冷堆之间设置有导热铜块，由于导热铜块会带走部分冷量，因此导致制冷堆的功耗大，且制冷效率低，制冷温差小，进而制约了露点测量能力，导致测量到的露点温度有限。


技术实现要素：

7.本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种带封装台的结露系统，用于解决现有的结露系统制冷温差小、测量露点范围小的问题。
8.本实用新型的另一目的在于，提供一种体积小、方便携带的露点仪。
9.为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是：
10.一种带封装台的结露系统，包括制冷堆和测温计，所述制冷堆的顶部为冷端部，底部为热端部，所述测温计嵌于冷端部的下方；
11.所述冷端部的上表面粘贴有镜片；或，所述冷端部的上表面涂覆有金属材料层，作为镜面层；
12.所述冷端部外罩设有封装台，所述封装台的顶部与镜片/镜面层密封连接，以封闭冷端部。
13.现有的结露系统，一般会在制冷堆与镜片之间设置导热铜块，通过导热铜块将制冷堆的冷量传导至镜片，但导热铜块无疑也会吸收部分冷量，导致制冷效率低，功耗高，露点范围有限，且结露系统的体积大。本技术方案中，制冷堆的冷端部直接与镜片粘结，使冷端部的冷量直接传导至镜片，制冷效果大大提高。且舍去了导热铜块，减小了结露系统的体积，也使得封装台封罩的制冷范围减小，提高了制冷效率，以便在同等条件下测得更低的露
点。
14.作为另一种方案，为进一步缩小结露系统的体积，还可以将镜片替换为直接涂覆于冷端部上表面的金属材料层，以便实现制冷结露的效果，其中，将镜片替换为金属材料层后，金属材料层的厚度比镜片的厚度大大缩小，因此进一步减少了冷量损耗，提高了露点测量能力。
15.在其中一种实施例中，所述镜片/镜面层上涂覆有抗油疏水材料层；所述抗油疏水材料层与封装台的顶部密封连接，以封闭冷端部。
16.涂覆抗油疏水材料层用于防止油污和外界水汽附着于镜片/镜面层表面，影响测量效果。因此，设置抗油疏水材料层可以进一步地提高露点测量的响应速度、检测能力和准确性。
17.在其中一种实施例中，所述镜片的轮廓与冷端部的轮廓一致，以便于使冷端部的冷量快速传导至镜片上，提高响应效率。所述镜片的轮廓与封装台的顶部开口吻合，以便于通过镜片封闭封装台的顶部，从而实现密封冷端部；镜片设置于封装台的顶部，还有利于外部的光电检测系统发射光线，检测镜片上的结露情况。
18.在其中一种实施例中，所述制冷堆由至少一级制冷结构堆叠形成，至少一级所述制冷结构堆叠后的顶部为冷端部，堆叠后的底部为热端部；当所述制冷堆由一级制冷结构堆叠形成，所述封装台罩设于冷端部外，且封装台的底部与热端部的上表面密封连接；当所述制冷堆由两级及以上制冷结构堆叠形成，所述封装台罩设于最顶部的制冷结构外，且封装台的底部与次顶部的制冷结构上表面密封连接。
19.这样设置能有效保证封装台罩设在冷端部外，形成良好的密封效果，也避免了影响到热端部的散热效果。
20.在其中一种实施例中，所述制冷堆由两级制冷结构堆叠形成，分别为从下到上依次堆叠设置第一级制冷结构和第二级制冷结构；所述冷端部为第二级制冷结构的顶部，所述热端部为第一级制冷结构的底部；所述封装台罩设于第二级制冷结构外，且所述封装台的底部与第一级制冷结构密封连接。
21.另外，本技术方案的制冷堆不仅限于设置两级制冷结构，其还可以设置一级或两级以上制冷结构。优选地，为保证制冷效果以及减少功耗，制冷堆优选由2-4级制冷结构堆叠形成。为便于命名，本技术方案的每级制冷结构与其所在的级数一致。例如，对于设有两级制冷结构的制冷堆，第一级制冷结构和和第二级制冷结构从下到上依次堆叠设置。
22.在其中一种实施例中，所述测温计从封装台内延伸出封装台外，以便于与外部的电路连接，实现结露时的温度探测。更具体地，所述测温计从封装台的底部延伸出封装台之外，所述封装台的底部设有便于测温计穿出的凹口；所述凹口与测温计密封连接，以避免冷端部的冷量损耗。
23.通过设置凹口，以便于穿出测温计，且保证了封装台的底部紧贴制冷堆，保证密封性。
24.在其中一种实施例中，所述封装台为四棱台结构，所述制冷堆的尺寸从下到上逐渐缩小，以便于集中冷端部的冷量。
25.在其中一种实施例中，所述镜片为硅片，所述金属材料层为金属铂层，所述封装台的材料为橡胶。
26.一种露点仪，包括上述的结露系统，还包括控制系统和光电检测系统；所述控制系统设置于结露系统的底部，用于对结露系统进行工作控制和散热；所述光电检测系统包括检测腔、光电检测元件、温度检测元件和检测盖，所述结露系统设置于检测腔内的下半部分，用于结露；所述光电检测元件设置于检测腔内的上半部分，用于检测结露系统的结露状态；所述温度检测元件外套设有温度管，且所述温度检测元件和温度管设置于检测腔的上半部分且从检测盖穿出，用于检测环境的温度。
27.在其中一种实施例中，所述控制系统包括壳体和依次设置于壳体内的pcb主控板、pcb转接板和焊针，所述pcb主控板的底部和顶部分别设有航空接头和连接座，所述航空接头穿过壳体的底部，用于与外部的电器件连接；所述连接座与pcb转接板连接，进而连接焊针，所述pcb转接板上设有硅胶密封垫和针位固定板，所述焊针穿过硅胶密封垫，并和针位固定板固定连接，所述针位固定板的上表面与热端部的下表面连接；所述结露系统和光电检测系统依次通过焊针和pcb转接板电连接pcb主控板。
28.本技术方案的露点仪的工作原理为：通过制冷堆制冷，将镜片/镜面层温度降低至镜片/镜片层表面出现结露或结霜。光电检测元件发射光线，并对该光线经过镜片/镜面表面反射回来的光强进行监测。通过光电检测元件，可监测出镜面结露厚度的变化。当结露或结霜厚度稳定时，即结露系统达到动态平衡状态，镜片/镜面温度可视为露点温度，测温计用于测量镜片/镜面温度从而获得露点温度。通过测量气体温度和露点温度，根据水蒸汽饱和气压与温度关系，按照相对湿度定义可计算获得气体的相对湿度。
29.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
30.本实用新型直接在制冷堆的冷端部上粘贴镜片，或涂覆金属材料层，形成镜面层，舍去了原有的导热铜块，减少了冷量损耗，提高了制冷效率，同时也缩小了结露系统的体积，提高了露点测量能力，从而实现降低制冷功耗，以便在同等其他条件下，实现测量更低露点。另外，封装台的设置可以有效封闭冷端部，避免冷端部的冷量散失，同时，又能避免影响到热端部的热量散失，起到双重效果。
31.本实用新型的露点仪通过提高结露系统的制冷效率，降低功率，以及采用高集成化的pcb主控板，并将pcb主控板内嵌入主控系统的壳体内，以将整个露点仪一体化，从而大大缩小了露点仪的体积，更便于携带使用。
附图说明
32.图1为为本实用新型实施例1的结露系统的拆分结构图。
33.图2为本实用新型实施例1的结露系统立体如图。
34.图3为实施例2的露点仪拆分结构图。
35.图4为本实用新型的露点仪沿b-b方向的截面图。
36.图5为本实用新型的控制系统拆分结构图。
37.图6为本实用新型的光电检测系统拆分结构图。
38.图7为本实用新型的光电检测系统分别沿e-e方向和f-f方向的截面图。
39.图8为实施例3的结露系统结构示意图。
具体实施方式
40.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
41.实施例1
42.如图1和图2所示，一种带封装台的结露系统14，包括制冷堆22，制冷堆22的顶部为冷端部222，底部为热端部221。其中，本实施例的制冷堆22设有两级制冷结构，分别为从下到上依次堆叠设置的第一级制冷结构22-1和第二级制冷结构22-2，所述第一级制冷结构22-1的底部为热端部221，所述第二级制冷结构22-2的顶部为冷端部222。
43.其中，第二级制冷结构22-2内嵌入有测温计23，冷端部222的上表面粘贴有镜片24。冷端部222的冷量直接传导给镜片24，从而实现镜片24结露的效果。
44.具体地，镜片24上涂覆有抗油疏水材料层，用于防止油污和外界水汽附着于镜片24表面，影响测量效果。
45.具体地，该镜片24为硅片，硅片上镀有金属铂。镀铂硅片相对于普通镜片24，其厚度更薄。
46.进一步地，为保证制冷效果，第二级制冷结构22-2外罩设有封装台25。其中，封装台25为中空结构，封装台25的底部与第一级制冷结构22-1的上表面密封连接，封装台25的顶部与镜片24密封连接。因此，封装台25内部形成封闭的环境，第二级制冷结构22-2以及其冷端部222封装在封装台25内部的封闭环境内，以使制冷效率大大提高，从而实现使用降低的功率，即可产出所需冷量的效果。
47.具体地，镜片24的轮廓与封装台25的顶部开口吻合，以便于通过镜片24封闭封装台25的顶部，从而实现密封冷端部222，进一步缩小结露系统的体积。
48.具体地，镜片24的轮廓与冷端部222的轮廓一致，以便于使冷端部222的冷量快速传导至镜片24上，提高响应效率。
49.具体地，测温计23从封装台25内延伸出封装台25外，以便于与外部的电路连接，实现结露时的温度探测。其中，封装台25的底部设有凹口，以便于测温计23从凹口上穿出，凹口与测温计23的连接位置处进行密封，以避免测温台内部的冷量从凹口逸出。
50.具体地，封装台25为中空的四棱台结构，以便于集中冷端部222的冷量。封装台25的材料为橡胶，优选为硅胶，有助于阻隔冷量散失。
51.实施例2
52.如图3和图4所示，本实施例公开了一种露点仪，该露点仪包括实施例1所述的结露系统14，还包括控制系统和光电检测系统。其中，控制系统设置于结露系统14的底部，用于对结露系统14进行工作控制和散热；控制系统包括壳体和依次设置于壳体内的pcb主控板6、pcb转接板8和焊针9，pcb主控板6的底部和顶部分别设有航空接头6-1和连接座6-2，航空接头6-1穿过壳体的底部，用于与外部的电器件连接；连接座6-2与pcb转接板8连接，进而连接焊针9，pcb转接板8上设有硅胶密封垫10和针位固定板12，焊针9穿过硅胶密封垫10，并和针位固定板12固定连接，针位固定板12的上表面与热端部221的下表面连接，从而使热端部
221的热量通过焊针9传导到壳体内。
53.如图5所示，具体地，壳体包括相互连接的底盖3和散热座11，散热座11用于对pcb主控板6和热端部221进行散热，且底盖3和散热座11之间设有第一组螺钉2，并通过第一组螺钉2固定连接；航空接头6-1穿过底盖3设置，并通过螺母1固定于底盖3上。其中，底盖3与航空接头6-1之间设有第一密封圈4，底盖3与散热座11之间设有第二密封圈5。
54.pcb转接板8、焊针9、硅胶密封垫10和针位固定板12依次固定于散热座11的顶部，并通过第二组螺钉7进行固定连接。
55.如图6和图7所示，光电检测系统包括检测腔15、光电检测元件16、温度检测元件19和检测盖18，所述结露系统14设置于检测腔15内的下半部分，用于结露；所述光电检测元件16设置于检测腔15内的上半部分，用于检测结露系统14的结露状态；所述温度检测元件19设置于检测腔15的上半部分且从检测盖18穿出，用于检测环境的温度。温度检测元件19外套设有温度管20。
56.其中，检测腔15与散热座11之间通过第三密封圈13进行密封连接，以避免水汽进行散热座11内，检测腔15与检测盖18之间还设有第四密封圈17，用于密封光电检测元件16。为进行更好地固定，检测盖18、检测腔15和散热座11之间还穿设固定有第三组螺钉21。
57.实施例3
58.如图8所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，制冷堆22的冷端部222的上表面没有粘贴镜片，而是直接涂覆金属材料层，以形成镜面层。具体地，该金属材料层为金属铂层。具体地，金属铂层上涂覆有抗油疏水材料层，以保证镜面层光洁、不易受污染的效果。
59.具体地，封装台25的顶部直接与抗油疏水材料层密封粘贴，以保证封装台25内部密封，提高冷端部222的制冷效果。冷端部222的下方设有测温计23，制冷堆22的底部为热端部222，并通过热端部222散热。
60.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。