[发明专利]一种用于石英谐振式露点传感器的自动测试与控制系统

说明书

一种用于石英谐振式露点传感器的自动测试与控制系统，是一种由传感器探测模块、敏感电路模块、处理器模块、温度测量模块及温度控制模块构成；传感器探测模块中的石英晶片与敏感电路模块相连实现对被测物理量的感知，并转换为被处理器采集的电信号；温度测量模块首先跟传感器探测模块里的铂热电阻相连，然后温度测量模块的信号输出端与处理器的温度输入端相连；敏感电路的信号输出端与处理器的信号采集端口相连；处理器的电压信号输出端与温度控制模块的电压信号输入端相连以实现电压与电流转换；温度控制模块的电流输出端与传感器探测模块中的半导体制冷器相连对其进行温度控制；本发明具有稳定性好、硬件成本低、抗外界干扰性强等特点。

技术领域：

本发明涉及一种用于石英谐振式露点传感器的自动测试与控制系统，它是一种由温度测量模块、温度控制模块、敏感电路模块以及处理器构成的自动测试与控制系统。属于露点传感器技术领域。

背景技术：

在工业生产过程中很多场合需要对气体湿度进行控制，湿度检测是气体或压缩空气质量等级控制和完善气源系统的重要环节，因此要求精密测量气体的湿度，而且，最好采用一次检测方式测量，即既不是采用传感器的二次检测法，也不是采用氧浓度计等的间接法。大气湿度在物理学和气象学中的表示方法有很多种，每种表示都有各自的物理量和与其相对应的单位。在众多大气湿度的表示方法中，习惯使用的是相对湿度、绝对湿度、露(霜)点温度等。其中，露点温度的测量已被国际公认为最精密的湿度测量方法，世界各国实际的湿度量值传递都是通过露点温度来实现的。露点温度是指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度，形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度。透过露点就可以知道空气中水汽含量，因而露点是一项绝对湿度的指标。露点测量其关键技术在于露点的探测与识别。目前主要的高精度的露点识别技术有冷凝光电法、以及晶体振荡法。

冷凝光电法是利用等压冷却或者半导体制冷方法使被测气体中的水蒸气开始出现露或霜，测量此时的温度，即为该气体的露(霜)点。它的识别原理是以观察抛光镜面的亮度确定露点温度。光学冷镜式露点仪就是利用镜面的反射光信号进行反馈控制半导体制冷器的温度，从而实现露点温度的跟踪测量。此原理制作的露点测量装置，主要缺点是抗污染能力差，响应速度慢，不能进行露点的连续测量，价格高昂。

石英谐振式露点测量方法主要是将石英晶体与半导体制冷器相结合，利用主动控温在石英晶体电极表面产生凝露，通过石英晶体的质量-频率敏感特性进行露点的识别和测量。这种方法结构简单，测量精度可以达到并超过光电露点法。目前尚处于不十分成熟阶段，国外有相关的产品，但是精度不高并且成本很高。基于此方法的露点测试仪器中关键的环节是在连续跟踪测量过程中，频率与温度的双闭环测控系统，因此，需要一套测控系统实现对露点的连续跟踪测量。

发明内容：

本发明的目的是提供一套针对石英谐振式露点传感器的自动测试与控制系统，用来实现传感器对露点的识别与自动跟踪控制。本系统具有结构简单、灵敏度极高、可靠性好、成本低的优点。

为实现上述的目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明一种用于石英谐振式露点传感器的自动测试与控制系统，它是一种由传感器探测模块、敏感电路模块、处理器模块、温度测量模块以及温度控制模块构成的自动测试与控制系统；它们之间的关系是：传感器探测模块中的石英晶片与敏感电路模块相连实现对被测物理量的感知，并转换为可被处理器模块采集的电信号；温度测量模块首先跟传感器探测模块里的铂热电阻相连，然后温度测量模块的信号输出端与处理器模块的温度测量模块输入端相连；敏感电路模块的信号输出端与处理器模块的信号采集端口相连；处理器模块的电压信号输出端与温度控制模块的电压信号输入端相连以实现比例为1：1的电压与电流转换；温度控制模块的电流输出端与传感器探测模块中的半导体制冷器相连对其进行温度控制；系统的功能组成框图如图1所示。