石英晶体温控探头、石英晶体微量天平及其使用方法技术

本发明专利技术涉及飞行器污染物检测技术领域，尤其是涉及一种石英晶体温控探头、石英晶体微量天平及其使用方法。石英晶体温控探头包括晶片基座、冷却套、加热装置、石英晶片、温度传感器、第一进液管和第一出液管；冷却套下方有冷却槽；第一进液管和第一出液管均与冷却槽连通；加热装置在晶片基座的内部；晶片基座在冷却套的上方；石英晶片在晶片基座上；温度传感器在冷却套上。石英晶体微量天平包括温度控制系统、信号采集系统、冷却系统和温控探头；温控探头分别与温度控制系统、信号采集系统和冷却系统连接。本发明专利技术解决了石英晶片不能主动降温的问题；能够达到的温度很低，制冷功率大，降温速度快，节约试验成本。

Quartz crystal temperature control probe, quartz crystal microbalance and its use method

The invention relates to the technical field of vehicle contamination detection, in particular to a quartz crystal temperature control probe, a quartz crystal microbalance and a method for using it. Quartz crystal temperature sensor includes a wafer base, a cooling sleeve, a heating device, quartz chip, temperature sensor, the first liquid inlet pipe and the first liquid outlet pipe; cooling jacket below the cooling tank; the first liquid inlet pipe and the first liquid outlet pipe are communicated with the cooling tank; heating device inside the wafer wafer base above the base; the cooling jacket; the quartz wafer on the wafer base; the temperature sensor in the cooling jacket on. Quartz crystal microbalance includes temperature control system, signal acquisition system, cooling system and temperature control probe. The temperature probe is connected to the temperature control system, signal acquisition system and cooling system respectively. The invention solves the problem that the quartz chip can not be cooled actively, the temperature is very low, the cooling power is large, the cooling speed is fast, and the test cost is saved.

【技术实现步骤摘要】
石英晶体温控探头、石英晶体微量天平及其使用方法
本专利技术涉及飞行器污染物检测
，尤其是涉及一种石英晶体温控探头、石英晶体微量天平及其使用方法。
技术介绍
飞行器在轨运行过程中，非期望的外来物质到达所关心的光学或仪表表面，会造成表面污染，影响其使用功能和寿命。污染的种类和产生污染的原因有很多，其中姿轨控发动机的羽流是一个重要的污染来源。由于电推进推力器的设计寿命都在几万小时以上，因此产生的污染物会沉积在敏感表面形成，严重时会使整个项目失败。在地面电推进试验中通常使用石英晶体微量天平对污染物沉积量进行测量。石英晶体微量天平主要由石英晶体传感器、信号检测系统和数据处理系统等部分组成。可以用来测量沉积在表面上的微尘或分子级凝聚物的质量，精度可达纳克级。在应用石英晶体微量天平进行电推进试验中的污染沉积量测量时，高能粒子轰击在石英晶体表面时会导致晶体的温度升高，晶体的频率也会随着温度而变化，导致频率的测量结果漂忽不定。其次，当晶片敏感表面的温度不能足够低而时，某些分子不能被吸附，导致检测不到，从而造成实际沉积量与测量值之间存在偏差。国际通用的石英晶体微量天平大多不带有温度控制装置，近年来，国内已成功研制出带有温度控制装置的石英晶体微量天平，但不带有主动降温功能，仅能进行加热的温度控制。此外，利用帕尔贴进行温控的石英晶体微量天平产品由于工作原理限制，但其工作温度区间较窄，仅能进行几度或十几度的调节。目前尚无能够宽温域调节的主动降温型石英晶体微量天平产品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供石英晶体温控探头、石英晶体微量天平及其使用方法，以解决现有技术中存在的技术问题。本专利技术提供的石英晶体温控探头，包括晶片基座、冷却套、加热装置、石英晶片、温度传感器、第一进液管和第一出液管；所述冷却套下方设置有冷却槽；所述第一进液管和所述第一出液管均与所述冷却槽连通；所述加热装置设置在所述晶片基座的内部；所述晶片基座设置在所述冷却套的上方；所述石英晶片设置在所述晶片基座上；所述温度传感器设置在所述冷却套上，用于检测所述石英晶片的温度。进一步的，所述冷却槽为环形。进一步的，所述冷却套的上方和下方分别设置有上端盖和下端盖，用于对所述冷却套进行密封。本专利技术还提供了一种石英晶体微量天平，其包括温度控制系统、信号采集系统、冷却系统和上述的石英晶体温控探头；所述石英晶体温控探头分别与所述温度控制系统、所述信号采集系统和所述冷却系统连接。进一步的，所述温度控制系统为温控器；所述温控器分别与温度传感器、所述加热装置和所述冷却系统连接，用于根据温度对石英晶片进行加热和/或冷却。进一步的，所述信号采集系统与所述石英晶片连接，用于采集所述石英晶片的频率信息。进一步的，所述冷却系统包括冷却介质存储箱、第二进液管、第二出液管和截止阀；所述第二进液管的一端与所述冷却介质存储箱连通，另一端与所述第一进液管远离所述冷却套的一端连通；所述第二出液管的一端与所述冷却介质存储箱连通，另一端与所述第一出液管远离所述冷却套的一端连通；所述第二进液管和所述第二出液管上均设置有控制流量的截止阀。进一步的，所述冷却介质存储箱内设置的冷却介质为液态氮。本专利技术还提供了一种石英晶体微量天平的使用方法，其具体为，设置温度控制系统的控温范围；温度控制系统检测石英晶体温控探头的温度；根据检测到的温度与设置的控温范围进行比较，再根据比较结果控制加热装置和/或冷却系统工作。进一步的，当石英晶体温控探头的温度高于温控器的控温范围时，启动冷却系统，对石英晶体温控探头进行冷却；当石英晶体温控探头的温度达到温控器的控温范围时，调节冷却系统的冷却效率和加热装置的加热效率，保持温度稳定不变；当石英晶体温控探头的温度低于温控器的控温范围时，启动加热在对晶片基座进行升温，当温度达到温控器的控温范围时，调节加热装置的加热效率，保证温度不再升高。本专利技术提供的石英晶体温控探头、石英晶体微量天平及其使用方法，通过在石英晶片的下方设置加热装置和冷却系统，能够对石英晶片进行加热或冷却，进而使其能够保持在特定的温度范围内，以保证利用石英晶片对沉淀量检测的准确性。本专利技术的主动降温温控石英晶体微量天平可以实现石英晶片的主动降温，解决了石英晶片不能主动降温的问题；石英晶体微量天平将大部分热量通过冷却介质带走，而不是采用环境热辐射的方式降温，使得石英晶片能够达到的温度很低，而且制冷功率大，降温速度快，大大降低了试验过程中的等待时间，节约试验成本；可实现在控温范围内进行连续调节，保证了调节效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的石英晶体温控探头的立体结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的石英晶体温控探头的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的石英晶体温控探头的晶片基座的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的石英晶体温控探头的上端盖的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的石英晶体温控探头的下端盖的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的石英晶体微量天平的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的石英晶体微量天平的使用流程图。附图标记：100：石英晶体温控探头；101：上端盖；102：晶片基座；103：冷却套；104：下端盖；105：第一出液管；106：第一进液管；107：加热片；108：温度传感器；109：石英晶片；110：冷却槽；200：地面试验系统；201：电路穿舱法兰；202：电源线；203：温度信号采集线；204：频率信号采集线；205：气液穿舱法兰；300：温度控制系统；400：信号采集系统；500：冷却系统；501：进液截止阀；502：出液截止阀；503：冷却介质存储箱；504：第二出液管；505：第二进液管。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如附图1-6所示，本专利技术提供了一种石英晶体温控探头，包括晶片基座102、冷却套103、加热装置、石英晶片1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石英晶体温控探头，其特征在于，包括晶片基座、冷却套、加热装置、石英晶片、温度传感器、第一进液管和第一出液管；所述冷却套下方设置有冷却槽；所述第一进液管和所述第一出液管均与所述冷却槽连通；所述加热装置设置在所述晶片基座的内部；所述晶片基座设置在所述冷却套的上方；所述石英晶片设置在所述晶片基座上；所述温度传感器设置在所述冷却套上，用于检测所述石英晶片的温度。

【技术特征摘要】
1.一种石英晶体温控探头，其特征在于，包括晶片基座、冷却套、加热装置、石英晶片、温度传感器、第一进液管和第一出液管；所述冷却套下方设置有冷却槽；所述第一进液管和所述第一出液管均与所述冷却槽连通；所述加热装置设置在所述晶片基座的内部；所述晶片基座设置在所述冷却套的上方；所述石英晶片设置在所述晶片基座上；所述温度传感器设置在所述冷却套上，用于检测所述石英晶片的温度。2.根据权利要求1所述的石英晶体温控探头，其特征在于，所述冷却槽为环形。3.根据权利要求1所述的石英晶体温控探头，其特征在于，所述冷却套的上方和下方分别设置有上端盖和下端盖，用于对所述冷却套进行密封。4.一种石英晶体微量天平，其特征在于，包括温度控制系统、信号采集系统、冷却系统和权利要求1-3任一项所述的石英晶体温控探头；所述石英晶体温控探头分别与所述温度控制系统、所述信号采集系统和所述冷却系统连接。5.根据权利要求4所述的石英晶体微量天平，其特征在于，所述温度控制系统为温控器；所述温控器分别与温度传感器、所述加热装置和所述冷却系统连接，用于根据温度对石英晶片进行加热和/或冷却。6.根据权利要求4所述的石英晶体微量天平，其特征在于，所述信号采集系统与所述石英晶片连接，用于采集所述石英晶片的频率信息。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡国飙，郑鸿儒，陈喆，
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