本发明专利技术公开了一种高精度露点测量装置及其检测方法，属于气象检测领域。本发明专利技术由激光二极管，光电传感器，光洁镜面，制冷堆单元组成，激光二极管发射激光后，经过制冷单元控温的光洁镜面后反射到检测用光电二极管。本发明专利技术的检测方法通过对激光强度变化的检测，给出是否结露的动态阈值判别流程，被测气体流经露点测量室时，通过对镜面的三级制冷产生粗略露点，给出通过高速升温清除结露及低速恒速率降温过程来产生结露，从而精确求取露点。本方法对污染具有良好的抑制作用，并提高了露点测量精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种露点检测装置及检测方法，属于气象检测领域。
技术介绍
目前一般都采用动态平衡法来实现露点的测量，即镜面降温至出现冷凝物，再加热镜面使其蒸发，如此往复，使镜面上水蒸气与水的平展表面达到热力学平衡状态，将此刻的镜面温度作为被测气体的露点温度。但是由于降温与加热的动态控制，镜面的温度始终都在一定的范围内波动，不易实现露点的精确测量，并且响应速度慢，需要很长的稳定时间。同时，在露点仪使用过程中，镜面污染不可避免，需定期对镜面进行清洁，测量结果会发生漂移，露点难以或无法测量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述
技术介绍
中的缺陷，提供一种高精度露点检测装置及方法。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案:一种高精度露点测量装置，所述露点测量装置的两端具有一进气口和一出气口，被测气体从进气口进入露点测量装置，并从出气口流出；在露点测量装置中包括激光二极管、光电传感器、光洁镜面、制冷堆单元；其中，所述光洁镜面设置于制冷堆单元的表面，通过制冷堆单元来产生结露，并通过制冷堆单元反向电压工作制热来消除结露；所述激光二极管、光电传感器相对于光洁镜面的中心轴对称设置于光洁镜面的上方，其中所述激光二极管发出恒功率激光，通过光洁镜面反射后到达光电传感器。—种基于高精度露点测量装置的检测方法，首先确定结露检测动态阈值；然后通过对镜面的三级制冷产生粗略露点，最后通过高速升温清除结露及低速恒速率降温产生结露得到精确露点；具体如下:步骤1，确定结露检测动态阈值，包括以下分步骤:步骤101:加热镜面至干燥状态下后，通过激光二极管发出恒功率激光束至镜面，并采用光电传感器连续检测镜面反射激光一段时间，求出反射激光强度的平均值m与最小值之差Δ ；步骤102:将Λ乘以结露误判系数W，将w.Δ作为判别结露的阈值，w为自然数；步骤2，通过对镜面的三级制冷产生粗略露点，具体为:采用制冷堆单元对镜面全速降温，并连续记录镜面温度值，一旦光电传感器检测到的光强度降低值超过步骤102中的结露阈值w.Δ时，则将此刻的镜面温度作为该被测气体的粗略露点；步骤3，通过高速升温清除结露及低速恒速率降温产生结露得到精确露点:步骤30 1:将步骤2得到的粗略露点加上一个单位温度值作为设定值，将设定值与实时检测的镜面温度的偏差值构成高速升温控制算法的偏差信号，利用高速升温控制算法，加热镜面至初始干燥状态；所述高速升温控制算法由PID控制器和模糊控制器组成；首先采用模糊控制模式，加快响应速度；当温度偏差接近稳态过程后，切换到PID控制模式，消除静差并提高控制精度；将温度偏差和温度偏差变化率模糊化，由模糊控制规则推理得到输出控制量的模糊集，再将输出控制量进行非模糊处理得到控制量U1GO ;其中，PID控制模式下的控制算法如下式所示:权利要求1.一种高精度露点测量装置，所述露点测量装置的两端具有一进气口(4)和一出气口(5)，被测气体从进气口(4)进入露点测量装置，并从出气口(5)流出；其特征在于:在露点测量装置中包括激光二极管(I)、光电传感器(6)、光洁镜面(2)、制冷堆单元(3);其中，所述光洁镜面设置于制冷堆单元(3)的表面，通过制冷堆单元(3)来产生结露，并通过制冷堆单元(3)反向电压工作制热来消除结露；所述激光二极管(I)、光电传感器(6)相对于光洁镜面(2)的中心轴对称设置于光洁镜面(2)的上方，其中所述激光二极管(I)发出恒功率激光，通过光洁镜面(2)反射后到达光电传感器(6)。2.一种基于权利要求1所述的高精度露点测量装置的检测方法，其特征在于:首先确定结露检测动态阈值；然后通过对镜面的三级制冷产生粗略露点，最后通过高速升温清除结露及低速恒速率降温产生结露得到精确露点；具体如下: 步骤I，确定结露检测动态阈值，包括以下分步骤: 步骤101:加热镜面至干燥状态下后，通过激光二极管发出恒功率激光束至镜面，并采用光电传感器连续检测镜面反射激光一段时间，求出反射激光强度的平均值m与最小值之差Δ ; 步骤102:将Λ乘以结露误判系数w，将w.Δ作为判别结露的阈值，w为自然数； 步骤2，通过对镜面的三级制冷产生粗略露点，具体为:采用制冷堆单元对镜面全速降温，并连续记录镜面温度值，一旦光电传感器检测到的光强度降低值超过步骤102中的结露阈值w.Δ时，则将此刻的镜面温度作为该被测气体的粗略露点； 步骤3，通过高速升温清除结露及低速恒速率降温产生结露得到精确露点:· 步骤301:将步骤2得到的粗略露点加上一个单位温度值作为设定值，将设定值与实时检测的镜面温度的偏差值构成高速升温控制算法的偏差信号，利用高速升温控制算法，力口热镜面至初始干燥状态； 所述高速升温控制算法由PID控制器和模糊控制器组成；首先采用模糊控制模式，力口快响应速度；当温度偏差接近稳态过程后，切换到PID控制模式，消除静差并提高控制精度；将温度偏差和温度偏差变化率模糊化，由模糊控制规则推理得到输出控制量的模糊集，再将输出控制量进行非模糊处理得到控制量U1GO ;其中，PID控制模式下的控制算法如下式所示: k U1Ck) = ^, ■ e(k) + K2-J^eQ) +K3- J=O 其中，k为采样序号，e(k)为采样时刻k输入的偏差值为采样开始到第k次采 J=O样时刻之间偏差的累积和，e(k)、e(k_l)分别为第k次采样时刻输入的偏差值与第k-Ι次采样时刻输入的偏差值，K1为比例系数，K2为积分系数，K3为微分系数；利用偏差的比例、积分和微分三个环节的不同组合计算出控制量U1GO ; 步骤302:再次对镜面低速率恒速降温，将步骤301中的粗略露点减去一个单位温度值作为设定值，并监测镜面温度值，这两者之差构成低速恒速率降温控制算法的偏差信号，利用低速率恒降温速率控制算法，连续检测镜面反射激光至结露阈值时所取得的镜面温度即露点温度；所述低速率恒速降温控制算法如下式所示:3.根据权利要求2所述的高精度露点测量装置的检测方法，其特征在于:在步骤102中，w设置为3或大于3的自然数。4.根据权利要求2所述的高精度露点测量装置的检测方法，其特征在于:所述单位温度值为0.5°C。全文摘要本专利技术公开了，属于气象检测领域。本专利技术由激光二极管，光电传感器，光洁镜面，制冷堆单元组成，激光二极管发射激光后，经过制冷单元控温的光洁镜面后反射到检测用光电二极管。本专利技术的检测方法通过对激光强度变化的检测，给出是否结露的动态阈值判别流程，被测气体流经露点测量室时，通过对镜面的三级制冷产生粗略露点，给出通过高速升温清除结露及低速恒速率降温过程来产生结露，从而精确求取露点。本方法对污染具有良好的抑制作用，并提高了露点测量精度。文档编号G05B11/42GK103245695SQ20131014958公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月25日 优先权日2013年4月25日专利技术者唐慧强, 纪镪镪, 刘钲江, 李全月 申请人:南京信息工程大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高精度露点测量装置，所述露点测量装置的两端具有一进气口（4）和一出气口（5），被测气体从进气口（4）进入露点测量装置，并从出气口（5）流出；其特征在于：在露点测量装置中包括激光二极管（1）、光电传感器（6）、光洁镜面（2）、制冷堆单元（3）；其中，所述光洁镜面设置于制冷堆单元（3）的表面，通过制冷堆单元（3）来产生结露，并通过制冷堆单元（3）反向电压工作制热来消除结露；所述激光二极管（1）、光电传感器（6）相对于光洁镜面（2）的中心轴对称设置于光洁镜面（2）的上方，其中所述激光二极管（1）发出恒功率激光，通过光洁镜面（2）反射后到达光电传感器（6）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：唐慧强，纪镪镪，刘钲江，李全月，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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