斯多克分束反射光學(xué)系統(tǒng)冷鏡式露點儀

斯多克分束反射光學(xué)系統(tǒng)冷鏡式露點傳感器用于檢測通過帕爾貼單元制冷的極小鏡面上沉積的露或霜從而高精度地測量出氣體的露點。該冷鏡式傳感器的*之處是它的光學(xué)系統(tǒng)，它可以檢測出冷鏡表面的冷凝層是冰還是過冷水。當露點溫度低至-48℃時可能出現(xiàn)過冷水。采用冷鏡式露點儀，其光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)能檢測出冷凝層這點非常重要。舉個簡單例子，當露點溫度為-48℃，冷鏡表面的冷凝層是冰時，氣體的水蒸氣壓力為5.0613帕。當冷鏡表面的冷凝層是過冷水時，氣體的水蒸氣壓力為8.1226帕，這就相當于兩者之間會有超過4℃的露點溫度差異。斯多克分束反射光學(xué)系統(tǒng)冷鏡式露點傳感器很好地克服了這個困難。

        光線以一個很窄的角度照射在冷鏡表面，被鏡面反射成兩束光線，光線被冷鏡邊緣兩個不同位置的光電探測器捕捉并檢測。探測器A直接接收來自冷鏡表面的反射光線，但探測器B捕捉并檢測來自冷鏡表面的冷凝水珠或冰晶的反射光線。根據(jù)冷鏡表面是冷凝水或冰，到達兩個探測器的反射光線的光量將有差異，特別設(shè)計的軟件可以識別這個差異并區(qū)分過冷水和凝固點以上溫度的水。

        光電探測器和帕爾貼單元在一個閉環(huán)狀態(tài)中工作，因此鏡面結(jié)露或結(jié)霜會調(diào)整到達探測器的光量。帕爾貼單元的功率被光學(xué)系統(tǒng)調(diào)節(jié)，從而提供鏡面更大或更少的制冷效應(yīng)。整個系統(tǒng)在一個連續(xù)的平衡狀態(tài)下工作，因此在整個測量過程中鏡面上的結(jié)露或結(jié)霜薄層得以長期維持不變。四線制鉑電阻單元測量鏡面溫度即實際的露點溫度。

        斯多克分束反射光學(xué)系統(tǒng)冷鏡式傳感器的另一重要特點是其自動零點光學(xué)重設(shè)，可以對冷鏡表面因樣氣短期污染導(dǎo)致的改變和長期的累積磨蝕導(dǎo)致的反射率改變進行自動補償。固定時間間隔內(nèi)，光學(xué)系統(tǒng)離開測量模式并進入自動零點光學(xué)重設(shè)模式（AZOR=Automatic Zero Optical Reset），這種設(shè)計用于冷鏡表面清潔以及光學(xué)測量系統(tǒng)自動調(diào)零。

自動零點光學(xué)重設(shè)（AZOR=Automatic Zero Optical Reset）順序：

1. 儀器停止測量并保持它的測量讀數(shù)。

2. 帕爾貼單元冷卻鏡面到大約低于露點溫度10℃，用來增加冷凝層的厚度，從而把污染均勻的分散在鏡面上。

3. 帕爾貼加熱鏡面到露點溫度以上，從而清潔所有冷凝。

4. 光學(xué)系統(tǒng)零點自動重設(shè)，自動補償短期污染或長期磨蝕導(dǎo)致的鏡面反射率改變。

5. 儀器離開自動零點光學(xué)重設(shè)模式，返回到測量模式。

分束反射光學(xué)系統(tǒng)被安裝于斯多克露點儀DEWRay 及超精密校準露點儀中。

斯多克冷鏡式露點儀與競爭對手的冷鏡式露點儀有何不同？

        競爭對手的冷鏡式露點儀忽略了過冷水問題，他們假設(shè)當露點低于0℃時冰永遠存在，這意味著儀器給出的讀數(shù)至少有4℃露點的偏差。 某些競爭對手的儀器有預(yù)冷功能，用于冷卻鏡面到假設(shè)的露點溫度以下，從而確保冰的形成，但他們無法確保這種方法在所有情況下都成功。某些制造商利用顯微鏡允許通過人眼來觀察鏡面。

        如前所述，無論鏡面產(chǎn)生的是冰還是過冷水，斯多克分束反射光學(xué)系統(tǒng)均能快速并*自動地檢測出鏡面的實際狀態(tài)，無需人眼觀察或鏡面強制制冷，由未知的過冷水帶來的測量錯誤因此被*消除。