一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置制造方法及图纸

一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置，是由两组对称的铜质基体、双面附有对称电极的石英晶片、两块高导热硅胶片、两个半导体制冷器、两个散热器、一个PT100铂热电阻、四个U型支架和四个螺钉组成；两组铜质基体扣在一起组成其主体；石英晶片被铜质基体夹住；高导热硅胶片放置在铜质基体与石英晶片之间；半导体制冷器放置在铜质基体的底座上；散热器紧贴于基体的底座并与半导体制冷器的热面相贴；PT100铂热电阻放置在两组铜质基体之间贴于石英晶片的非电极区域；U型支架和螺钉用于连接基体并将基体固定在散热器上，最终形成一个完整的传感装置。本发明专利技术保证石英晶片的振动质量，具备高效的传热性能，具有稳定高效的特点。

Dew point sensing device based on double cooling UNIKA sensing surface

A sense of the UNIKA refrigeration based on double dew point sensing device is composed of two groups of symmetrical copper matrix, with double symmetrical electrodes of quartz crystal wafer and two pieces of high conductivity silicon film, two semiconductor refrigerator, two radiator, a PT100 platinum thermal resistance, four U stents and four screws; two group together to form the matrix copper buckle body; quartz wafer is copper matrix grip; high thermal conductivity silicon film placed between copper substrate and quartz wafer; a semiconductor refrigerator is arranged in the base copper matrix; base close to the substrate and the heat sink surface and a semiconductor refrigerator; PT100 platinum thermal resistor is placed in the non electrode area between the two groups of copper matrix affixed to the quartz wafer; U type bracket and screw for connecting the base and the base is fixed on the radiator, eventually forming a complete sensor device. The. The invention guarantees the vibration quality of the quartz wafer and has high heat transfer performance, and has the characteristics of stability and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置
本专利技术涉及一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置，它利用石英晶体谐振器与半导体制冷器相结合，通过主动控温的方式产生水分凝露，从而对其进行露点识别，达到露点温度测量的目的，属于空气状态参数测量

技术介绍
在自然界中凡是有生物存在的地方，在其周围的大气环境当中必然会含有或多或少的水汽。大气中水汽含量的多少，表明了大气的干、湿程度，即用湿度来表示。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。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。露点测量方法根据原理的不同，目前使用较多的有冷镜式光电露点仪、电传感器式露点仪、电解法露点仪、红外露点仪、半导体传感器露点仪和谐振式露点仪。谐振式露点测量方法主要是基于石英晶体微天平技术。石英晶振微天平(QuartzCrystalMicrobalance，QCM)技术，是20世纪60年代建立起来的一种新型传感器测量技术。1959年提出的Sauerbrey方程是质量效应的基础，它建立了QCM表面刚性质量改变与其谐振频率变化之间的线性关系，根据此原理可以进行纳克级的质量检测，该方法具有高精度、高灵敏度、低成本等优点，受到了各国科学家的重视，目前已成为传感器领域的一个研究热点。在传统的石英晶体湿度传感器领域，主要采用了感湿材料涂覆工艺，利用在石英晶体表面涂覆感湿材料从而达到对空气中水分的吸附，这种工艺的传感器主要以测量相对湿度为主。对于利用石英晶体测量露点的方法中，主要是采用了制冷系统与石英晶体谐振器的结合，对石英晶片制冷使其表面空气达到饱和状态即石英晶片表面产生水凝结，利用石英晶体的频率改变识别露点，从而达到测量露点温度的目的。国内外对此种方法的报道很少，主要是此项技术还存在很多技术难点，但是利用该方法研制的露点仪相比较传统的冷镜光电式露点仪在灵敏度、测量精度和响应时间等方面都有其较大的优势，尤其在低湿的环境下具有很好的应用前景，同时此方法较传统的吸附式石英晶体湿度传感器相比，有很好的脱湿性，因而具有很好的重复性。
技术实现思路
1、目的：本专利技术的目的是为了提供一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置，它能够保证双面附有对称电极的石英晶片维持良好的谐振状态，并且可以很大程度上对石英晶片进行制冷，可以快速稳定的主动产生凝露并且对其进行识别。本装置具有灵敏度高，响应时间快，可靠性好的优点。2、技术方案：为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置；它是由两组对称的铜质基体、双面附有对称电极的石英晶片、两块高导热硅胶片、两个半导体制冷器、两个散热器、一个PT100铂热电阻、四个U型支架和四个螺钉组成。铜质基体是由底座和圆柱形支架结合为一体，两组对称的铜质基体扣在一起组成传感装置的主体；一个双面附有对称电极的石英晶片，作为露点的凝结面，也是传感装置里最核心的敏感器件用于提供频率输出值，被扣在一起的两组对称的铜质基体夹住；两块高导热硅胶片，作为圆柱形支架与石英晶片之间的缓冲材料，也作为圆柱形支架向石英晶片传递温度的介质材料，两块高导热硅胶片分别放置在两个铜质基体与石英晶片之间作为铜质基体与石英晶片中间的缓冲和连接部分；两个半导体制冷器，用于给石英晶片提供制冷，分别放置在两个铜质基体的底座部分；两个散热器，分别给两个半导体制冷器的热面进行散热，紧贴于铜质基体的底座并与半导体制冷器的热面相贴；一个PT100铂热电阻，用于测量石英晶片表面的温度，放置在两组对称的铜质基体之间贴于石英晶片的非电极区域；四个U型支架和四个螺钉，用于连接两个对称的基体并将两个基体的底座分别固定在一个散热器上，最终形成一个完整的传感装置。所述的两组对称的铜质基体分别是两个非标准尺寸的机械加工件，材质为黄铜，具有极好的导热性能；所述的双面附有对称电极的石英晶片选用谐振频率为4MHz～6MHz的表面涂敷有银或金电极的石英晶片；所述的两块高导热硅胶片厚度为1mm，导热系数为5w/m-k(w表示“瓦”，m表示“米”，k表示“开氏温度”)；所述的两个半导体制冷器均为TEC1-3104型半导体制冷器；所述的两个散热器为热管散热器；所述的一个PT100铂热电阻为四线制的精密铂电阻；所述的四个U型支架是形状为U型的并且两端有直径为4mm的孔；所述的四个螺钉直径为4mm；应用本专利技术的技术方案，提供一种在石英晶片表面产生结露的装置，具体根据石英晶片表面产生结露之后发生哪些物理变化以及输出信号的种类，本专利技术不做以限制。本专利技术一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置，其优点是既可以保证石英晶片的振动质量，又可以具备高效的传热性能，使得该传感器结构具有稳定高效的特点。附图说明图1为本专利技术的传感装置结构的剖面图。图2为基体的俯视图。图3为基体的仰视图。图4为基体的立体效果图。其中，上述附图包括一下附图标记：1、底座；2、散热器；3、半导体制冷器；4、石英晶片；5、PT100铂热电阻；6、螺钉；7、圆柱形支架；8、高导热硅胶片；9、U型支架。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。结合图1和图4所示，图4为基体的立体效果图，传感装置主要由两个对称的基体组成，基体的材质为黄铜，具有非常好的导热性能，基体主要包括圆柱形支架7和底座1组成，圆柱形支架7的柱体表面分别十字对称切开四个通风口，圆柱形支架内部为空，在上端圆环处从内部有一个深度为一毫米的凹槽，凹槽需要用高导热硅胶片8填平。如图2所示，将石英晶片4放置在高导热硅胶片8上面，并均匀的将石英晶片4的非电极区域与高导热硅胶片8贴合在一起，保证石英晶片4与所在的圆环形的高导热硅胶片8为同心圆，将PT100铂热电阻5放置在石英晶片4上的非电极区域，然后将另一半对称的基体扣在这一基体之上，形成一个传感装置的主体。如图3所示，在底座1背面都有一个放置半导体制冷器3的凹槽，将两个半导体制冷器3的冷面分别贴于两个底座1靠近石英晶片4的一面，再将两个散热器2分别贴于两个半导体制冷器3的热面。底座1与散热器2都在其贴合的四个角处打四个可以用来拧螺钉6的丝槽，四个U型支架9的两端都打出和底座1和散热器2一样规格的丝槽，最后用螺钉6将四个打好丝槽的U型支架9与底座1和散热器2固定在一起，形成完整的传感装置。半导体制冷器工作制冷，将低温通过圆柱形支架7传递给石英晶片4，石英晶片4通过外部的驱动电路对其进行驱动，保持稳定的谐振状态，原始状态下输出固定的频率值，当石英晶片4电极表面的温度达到露点温度时，水分的凝结会造成石英晶片4电极表面质量附加，从而导致石英晶片4的输出频率发生变化，通过获取频率的变化来识别结露时刻，同时通过PT100铂热电阻5对石英晶片4表面温度进行测量，实现露点的高精度测量。以上所述的频率输出方式仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置，其特征在于：它是由两组对称的铜质基体、双面附有对称电极的石英晶片、两块高导热硅胶片、两个半导体制冷器、两个散热器、一个PT100铂热电阻、四个U型支架和四个螺钉组成；铜质基体是由底座和圆柱形支架结合为一体，两组对称的铜质基体扣在一起组成传感装置的主体；一个双面附有对称电极的石英晶片，作为露点的凝结面，也是传感装置里最核心的敏感器件用于提供频率输出值，被扣在一起的两组对称的铜质基体夹住；两块高导热硅胶片，作为圆柱形支架与石英晶片之间的缓冲材料，也作为圆柱形支架向石英晶片传递温度的介质材料，两块高导热硅胶片分别放置在两个铜质基体与石英晶片之间作为铜质基体与石英晶片中间的缓冲和连接部分；两个半导体制冷器，用于给石英晶片提供制冷，分别放置在两个铜质基体的底座部分；两个散热器，分别给两个半导体制冷器的热面进行散热，紧贴于铜质基体的底座并与半导体制冷器的热面相贴；一个PT100铂热电阻，用于测量石英晶片表面的温度，放置在两组对称的铜质基体之间贴于石英晶片的非电极区域；四个U型支架和四个螺钉，用于连接两个对称的基体并将两个基体的底座分别固定在一个散热器上，最终形成一个完整的传感装置。...

【技术特征摘要】
1.一种基于双制冷双敏感面的露点传感装置，其特征在于：它是由两组对称的铜质基体、双面附有对称电极的石英晶片、两块高导热硅胶片、两个半导体制冷器、两个散热器、一个PT100铂热电阻、四个U型支架和四个螺钉组成；铜质基体是由底座和圆柱形支架结合为一体，两组对称的铜质基体扣在一起组成传感装置的主体；一个双面附有对称电极的石英晶片，作为露点的凝结面，也是传感装置里最核心的敏感器件用于提供频率输出值，被扣在一起的两组对称的铜质基体夹住；两块高导热硅胶片，作为圆柱形支架与石英晶片之间的缓冲材料，也作为圆柱形支架向石英晶片传递温度的介质材料，两块高导热硅胶片分别放置在两个铜质基体与石英晶片之间作为铜质基体与石英晶片中间的缓冲和连接部分；两个半导体制冷器，用于给石英晶片提供制冷，分别放置在两个铜质基体的底座部分；两个散热器，分别给两个半导体制冷器的热面进行散热，紧贴于铜质基体的底座并与半导体制冷器的热面相贴；一个PT100铂热电阻，用于测量石英晶片表面的温度，放置在两组对称的铜质基体之间贴于石英晶片的非电极区域；四个U型支架和四个螺钉，用于连接两个对称的基体并将两个基体的底座分别固定在一个散热器上，最终形成一个完整的传感装置。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂晶，孟晓风，罗轶轲，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11