[发明专利]一种高精度露点测量装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种露点检测装置及检测方法，属于气象检测领域。

背景技术

目前一般都采用动态平衡法来实现露点的测量，即镜面降温至出现冷凝物，再加热镜面使其蒸发，如此往复，使镜面上水蒸气与水的平展表面达到热力学平衡状态，将此刻的镜面温度作为被测气体的露点温度。

但是由于降温与加热的动态控制，镜面的温度始终都在一定的范围内波动，不易实现露点的精确测量，并且响应速度慢，需要很长的稳定时间。同时，在露点仪使用过程中，镜面污染不可避免，需定期对镜面进行清洁，测量结果会发生漂移，露点难以或无法测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述背景技术中的缺陷，提供一种高精度露点检测装置及方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种高精度露点测量装置，所述露点测量装置的两端具有一进气口和一出气口，被测气体从进气口进入露点测量装置，并从出气口流出；在露点测量装置中包括激光二极管、光电传感器、光洁镜面、制冷堆单元；其中，所述光洁镜面设置于制冷堆单元的表面，通过制冷堆单元来产生结露，并通过制冷堆单元反向电压工作制热来消除结露；所述激光二极管、光电传感器相对于光洁镜面的中心轴对称设置于光洁镜面的上方，其中所述激光二极管发出恒功率激光，通过光洁镜面反射后到达光电传感器。

一种基于高精度露点测量装置的检测方法，首先确定结露检测动态阈值；然后通过对镜面的三级制冷产生粗略露点，最后通过高速升温清除结露及低速恒速率降温产生结露得到精确露点；具体如下：

步骤1，确定结露检测动态阈值，包括以下分步骤：

步骤101：加热镜面至干燥状态下后，通过激光二极管发出恒功率激光束至镜面，并采用光电传感器连续检测镜面反射激光一段时间，求出反射激光强度的平均值m与最小值之差Δ；

步骤102：将Δ乘以结露误判系数w，将w·Δ作为判别结露的阈值，w为自然数；

步骤2，通过对镜面的三级制冷产生粗略露点，具体为：采用制冷堆单元对镜面全速降温，并连续记录镜面温度值，一旦光电传感器检测到的光强度降低值超过步骤102中的结露阈值w·Δ时，则将此刻的镜面温度作为该被测气体的粗略露点；

步骤3，通过高速升温清除结露及低速恒速率降温产生结露得到精确露点：

步骤301：将步骤2得到的粗略露点加上一个单位温度值作为设定值，将设定值与实时检测的镜面温度的偏差值构成高速升温控制算法的偏差信号，利用高速升温控制算法，加热镜面至初始干燥状态；

所述高速升温控制算法由PID控制器和模糊控制器组成；首先采用模糊控制模式，加快响应速度；当温度偏差接近稳态过程后，切换到PID控制模式，消除静差并提高控制精度；将温度偏差和温度偏差变化率模糊化，由模糊控制规则推理得到输出控制量的模糊集，再将输出控制量进行非模糊处理得到控制量u₁(k)；其中，PID控制模式下的控制算法如下式所示：

u1(k)=K1·e(k)+K2·Σj=0ke(j)+K3·[e(k)-e(k-1)]]]>