[发明专利]基于MEMS芯片的露点检测装置

说明书

技术领域

本发明公开了基于MEMS芯片的露点检测装置，属于大气检测的技术领域。

背景技术

湿度是大气测量中非常重要的组成部分。众所周知，相对湿度是表示在一定温度、压强下，空气中含有的水蒸气是否接近饱和的一个物理量，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达到饱和状态而凝结成水时，就称之为结露，这时的温度就叫做露点温度。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，就可以确定相对湿度，这就是用露点法测相对湿度的原理。

光学冷镜式露点仪测量露点的原理为：一束光源照射到可控温度的镜面上，由光电探测器接收反射光。当镜面干燥时，其反射光最强。当镜面上凝结水时，光线穿过水膜时会产生一定的衰减，同时光在空气和水的界面还可能存在散射从而使反射光强度减弱。露点仪的测控电路可实时调节制冷器的功率，使得镜面上的露保持一定的厚度，此时镜面的温度为被测气体的露点温度。 

目前，光学露点仪测量露点的方法基本为以单个镜面反射光的强度发生变化来判断镜面上露的量，这种结构虽然简单，但是存在着反应慢，灵敏度低等缺点。

发明内容

 本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了基于MEMS芯片的露点检测装置。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

基于MEMS芯片的露点检测装置，包括散热片，固定在散热片上的制冷机，贴合在制冷机上表面的镜面，所述基于MEMS芯片的露点检测装置还包括：透明板阵列以及支撑板，所述支撑板通过微机械加工工艺制备在镜面上，所述透明板阵列通过微机械加工工艺制备在支撑板上。

基于MEMS芯片的露点检测装置，包括散热片，固定在散热片上的制冷机，贴合在制冷机上表面的镜面，所述基于MEMS芯片的露点检测装置还包括由“π”型透明板一体化成型的透明板阵列，所述“π”型透明板通过微机械加工工艺制备在镜面上。

进一步的，透明板阵列由碳化硅或氮化铝制成。

进一步的，支撑板由高导热材料制成。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：提高了露点检测仪的灵敏度和响应速度。

附图说明

图1为基于MEMS芯片的露点检测装置的结构示意图。

 图2为“π”型透明板结构示意图。

 图3为“π”型透明板阵列露点检测装置结构示意图。

图4为支撑板、透明板阵列微结构MEMS工艺制备步骤图。

 图5为“π”型透明板阵列微结构MEMS工艺制备步骤图。

图中标号说明：1为透明板阵列，2为支撑板，3为镜面，4为制冷机，5为散热片，6为入射光，7为反射光， 8为“π”型透明板，9为二氧化硅，10、13、14、16为掩膜图形，11为碳化硅，12为氮化铝，15为碳化硅。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。

具体实施例一：

    如图1所示的基于MEMS芯片的露点检测装置，包括散热片5，固定在散热片5上的制冷机4，贴合在制冷机4上表面的镜面3，透明板阵列1，支撑板2，支撑板2通过微机械加工工艺制备在镜面3上，透明板阵列1通过为机械加工工艺制备在支撑板2上。透明板阵列1的材料为碳化硅，支撑板2可为金属、碳化硅或氮化铝材质。

具体实施例二：

如图3所示的就MEMS芯片的露点检测装置，考虑到工艺难度和制作成本等因素，由若干如图2所示的“π”型透明板8一体化成型为透明板阵列1，每个“π”型透明板8通过微机械加工工艺制备在镜面3上。

 透明板阵列1可通过机械加工成需要的形状与厚度，透明板对光路的影响很小，且更有利于气体流动，从而有利于水分子的扩散。

 在工作时，透明板阵列1和镜面3的温度可近似地认为一致，从而在镜面3结露时，透明板阵列1的上下两面也有可能结露。入射光6在照射透明板阵列1和镜面3时，由于透明板阵列1表面结露，这使得反射光7在光通路上具有更多的衰减，反射光7信号的变化幅度增加，可使露点传感器的灵敏度和响应速度得到提高。利用光电探测器接收反射光7，测控电路检测光电探测器输出的电信号强弱，控制制冷器功率大小以使镜面上露水保持一定厚度，读取此刻温度传感器测得的温度数据即为被测气体露点温度。

 为达到以上效果，对MEMS透明板阵列的制备采用如图4所示实施方式：

第一步，将二氧化硅9沉积在以镜面3为基底的表面；