新一代冷镜式露点仪-斯多克分束反射光学系统冷镜式露点仪(2015-02-13 10:39:38)
斯多克分束反射光学系统冷镜式露点传感器用于检测通过帕尔贴单元制冷的极小镜面上沉积的露或霜从而高精度地测量出气体的露点。该冷镜式传感器的独特之处是它的光学系统，它可以检测出冷镜表面的冷凝层是冰还是过冷水。当露点温度低至-48℃时可能出现过冷水。采用冷镜式露点仪，其光学系统应能检测出冷凝层这点非常重要。举个简单例子，当露点温度为-48℃，冷镜表面的冷凝层是冰时，气体的水蒸气压力为5.0613帕。当冷镜表面的冷凝层是过冷水时，气体的水蒸气压力为8.1226帕，这就相当于两者之间会有超过4℃的露点温度差异。斯多克分束反射光学系统冷镜式露点传感器很好地克服了这个困难。
光线以一个很窄的角度照射在冷镜表面，被镜面反射成两束光线，光线被冷镜边缘两个不同位置的光电探测器捕捉并检测。探测器A直接接收来自冷镜表面的反射光线，但探测器B捕捉并检测来自冷镜表面的冷凝水珠或冰晶的反射光线。根据冷镜表面是冷凝水或冰，到达两个探测器的反射光线的光量将有差异，特别设计的软件可以识别这个差异并区分过冷水和凝固点以上温度的水。
光电探测器和帕尔贴单元在一个闭环状态中工作，因此镜面结露或结霜会调整到达探测器的光量。帕尔贴单元的功率被光学系统调节，从而提供镜面更大或更少的制冷效应。整个系统在一个连续的平衡状态下工作，因此在整个测量过程中镜面上的结露或结霜薄层得以长期维持不变。四线制铂电阻单元测量镜面温度即实际的露点温度。
斯多克分束反射光学系统冷镜式传感器的另一重要特点是其自动零点光学重设，可以对冷镜表面因样气短期污染导致的改变和长期的累积磨蚀导致的反射率改变进行自动补偿。固定时间间隔内，光学系统离开测量模式并进入自动零点光学重设模式（AZOR=Automatic Zero Optical Reset），这种设计用于冷镜表面清洁以及光学测量系统自动调零。
自动零点光学重设（AZOR=Automatic Zero Optical Reset）顺序：
1. 仪器停止测量并保持它的最新测量读数。
2. 帕尔贴单元冷却镜面到大约低于露点温度10℃，用来增加冷凝层的厚度，从而把污染均匀的分散在镜面上。
3. 帕尔贴加热镜面到露点温度以上，从而清洁所有冷凝。
4. 光学系统零点自动重设，自动补偿短期污染或长期磨蚀导致的镜面反射率改变。
5. 仪器离开自动零点光学重设模式，返回到测量模式。
分束反射光学系统被安装于斯多克露点仪DEWRay 及超精密校准露点仪中。
斯多克冷镜式露点仪与竞争对手的冷镜式露点仪有何不同？
竞争对手的冷镜式露点仪忽略了过冷水问题，他们假设当露点低于0℃时冰永远存在，这意味着仪器给出的读数至少有4℃露点的偏差。 某些竞争对手的仪器有预冷功能，用于冷却镜面到假设的露点温度以下，从而确保冰的形成，但他们无法确保这种方法在所有情况下都成功。某些制造商利用显微镜允许通过人眼来观察镜面。
如前所述，无论镜面产生的是冰还是过冷水，斯多克分束反射光学系统均能快速并完全自动地检测出镜面的实际状态，无需人眼观察或镜面强制制冷，由未知的过冷水带来的测量错误因此被完全消除。