阅读说明：本技术 一种用于冷镜法极低露点快速测量的气路系统 (Gas circuit system for quickly measuring extremely low dew point by cold mirror method ) 是由 宋巍巍 顾正华 盖文 刘向波 韩杰 梁文清 张文清 顾光武 曾星 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于冷镜法极低露点快速测量的气路系统,该方案包括有进气口、不锈钢进气管道、测量腔、镜面、制冷机、质量流量控制器MFC、不锈钢出气管道和出气口；镜面设置在测量腔内；镜面通过制冷管路与设置在测量腔外的制冷机连接；不锈钢进气管道一端与进气口连接,另一端与测量腔连通；不锈钢出气管道一端与出气口连接,另一端与测量腔连通；质量流量控制器MFC串联安装在出气管道上。该方案可以避免由于MFC内部容易存水导致内表面材料缓慢释放水分,影响测量速度和精度。同时通过电伴热升温,减少气路管道内壁材料吸附水份的含量,提高露点测量速度。(The invention discloses a gas path system for quick measurement of an extremely low dew point by a cold mirror method, which comprises a gas inlet, a stainless steel gas inlet pipeline, a measurement cavity, a mirror surface, a refrigerator, a mass flow controller MFC, a stainless steel gas outlet pipeline and a gas outlet; the mirror surface is arranged in the measuring cavity; the mirror surface is connected with a refrigerator arranged outside the measuring cavity through a refrigeration pipeline; one end of the stainless steel air inlet pipeline is connected with the air inlet, and the other end of the stainless steel air inlet pipeline is communicated with the measuring cavity; one end of the stainless steel gas outlet pipeline is connected with the gas outlet, and the other end of the stainless steel gas outlet pipeline is communicated with the measuring cavity; the mass flow controller MFC is installed in series on the outlet pipe. The scheme can avoid the influence on the measurement speed and precision due to the fact that water is easy to be stored in the MFC, and the moisture is slowly released from the inner surface material. Meanwhile, the content of water adsorbed by the inner wall material of the gas path pipeline is reduced by electric tracing temperature rise, and the dew point measurement speed is increased.)

一种用于冷镜法极低露点快速测量的气路系统

技术领域

本发明涉及冷镜法气体露点检测领域，尤其是一种用于冷镜法极低露点快速测量的气路系统。

背景技术

气体的露点温度是指气体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。现有的露点检测技术中，常用的自调节气路装置中主要是用MFC（气体质量流量计）自动控制各种清洁干燥气体的流量，质量流量控制器由流量传感器、分流器通道、流量调节阀门和放大控制器等部分组成，能方便准确地监测管道中流动的各种气体，使用方便，目前计量系统在露点检测系统中，一般在露点检测设备气路的上游安装MFC控制气体流量，MFC在其承受压力指标范围内，气体压力波动时，可快速自调节其阀门开度，调整气体流量至设定流量，保证下游气体压力和流量平稳。

气路管道和附件（接头、阀门等）内表面材料吸附的水分会随着气流通过时逐渐缓慢释放，可能会影响气体真实露点的测量。计量机构的测量工作一般是在恒温恒湿的实验室内进行，该工况下，对-80℃左右露点温度的气源进行检测，一般计量系统要求对气路管道吹除24小时以上，避免由于其内表面材料吸附的水分释放、影响露点检测的速度和准确度。

实际工业工况中，被测量气体的露点可能会在一定范围内波动，需要测量设备和气路附件能够快速反应，在30分钟甚至更短时间内完成 -80℃以下极低露点的测量。查询MFC在露点检测领域的应用资料，未见有明确涉及到MFC应用对低温露点测量速度影响的研究。实际研发应用中发现，气路装置中，由于MFC内部结构较为复杂容易存水、气路管道和附件内表面吸附的水分难以在短时间内吹除彻底等原因，在极低温露点测量过程中，难以满足快速测量的要求。

因此，需要提供一种极低露点快速测量的气路系统，该系统既可以通过MFC（气体质量流量计）实时自动调节气体流量，又需要避免由于MFC内部存水、气路管道和附件内表面材料缓慢释放水分等，影响露点测量速度和精度。

发明内容

本发明的目的是克服露点气路装置由于MFC内部结构复杂容易存水、管道及附件内表面材料吸附水分缓慢释放等原因，影响低温露点测量精度和速度的不足，提出了冷镜法极低露点快速测量的气路系统。

本发明提出的技术方案如下：

一种用于冷镜法极低露点快速测量的气路系统，包括有进气口、不锈钢进气管道、测量腔、镜面、制冷机、质量流量控制器MFC、不锈钢出气管道和出气口；镜面设置在测量腔内；镜面通过制冷管路与设置在测量腔外的制冷机连接；不锈钢进气管道一端与进气口连接，另一端与测量腔连通；不锈钢出气管道一端与出气口连接，另一端与测量腔连通；质量流量控制器MFC串联安装在出气管道上。

作为本方案的优选：不锈钢进气管道靠近测量腔的一侧的末端外部安装有高效散热器。

作为本方案的优选：不锈钢进气管道的外部设置有电伴热带，电伴热带上连接有温控仪。

作为本方案的优选：不锈钢进气管道上设有旁通的支路，支路与安全泄压阀连通。

作为本方案的优选：测量腔底部中心设置有圆孔；镜面能够通过圆孔伸入测量腔内部；圆孔上设置有能够与制冷管路组成密封结构的密封圈。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：通过将MCF设置安装在测量腔的下游，避免露点测量时MFC内部存水随被检气体流经测量腔、影响露点测量。同时，为避免气路上游压力增大时，由于MFC调整减小闸门开度，导致测量腔内压力增大、影响测量，在测量腔的上游、不锈钢进气管道上设置安装支路旁通安全泄压阀，避免气路压力波动影响测量。

在不锈钢进气管道设置电伴热带并配置温控仪，通过升温提高气路管道内表面水的饱和蒸气压，使其在气流通过时可快速脱水除湿，避免管道和附件内壁材料吸附的水分缓慢释放、影响测量速度。

在测量腔底部中心开设有圆孔，镜面自圆孔伸入测量腔内部，制冷管路与圆孔之间通过密封圈形成密封结构，避免空气进入测量腔体影响测量，此外镜面与制冷机集成为一体提高导热效率，保证制冷机可将镜面温度由环境温度快速降至 -100℃以下，加快极低露点测量速度。

在不锈钢进气管道靠近测量腔末端的外部设置高效散热器，使被检气体进入测量腔前，通过高效散热器将高温气体快速降温至环境温度附近，避免高温气体影响制冷机制冷、导致极低露点测量速度下降。

综上所述，本方案将MFC安装在测量腔的下游，既可以通过MFC实时自动调节气体流量，又可以避免由于MFC内部容易存水导致内表面材料缓慢释放水分，影响测量速度和精度。同时通过电伴热升温，减少气路管道内壁材料吸附水份的含量，提高露点测量速度。本方案与现有技术相比较具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本发明冷镜法极低露点快速测量的气路系统结构示意图。

图中，1为进气口、2为温控仪、3为安全泄压阀、4为不锈钢进气管道、5为电伴热带、6为高效散热器、7为测量腔、8为镜面、9为制冷机、10为质量流量控制器MFC、11为不锈钢出气管道、12为出气口、13为制冷管路。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例

如图1所示，本发明的结构包括有进气口、不锈钢进气管道、测量腔、镜面、制冷机、质量流量控制器MFC、不锈钢出气管道和出气口；镜面设置在测量腔内；镜面通过制冷管路与设置在测量腔外的制冷机连接；不锈钢进气管道一端与进气口连接，另一端与测量腔连通；不锈钢出气管道一端与出气口连接，另一端与测量腔连通；质量流量控制器MFC串联安装在出气管道上。不锈钢进气管道靠近测量腔的一侧的末端外部安装有高效散热器。不锈钢进气管道的外部设置有电伴热带。电伴热带上连接有温控仪。不锈钢进气管道上设有旁通的支路，支路与安全泄压阀连通。测量腔底部中心设置有圆孔；镜面能够通过圆孔伸入测量腔内部；圆孔上设置有能够与制冷管路组成密封结构的密封圈。

本发明的使用方法为：

依照图1所示完成气路系统的安装后，将待测气体从进气口输入，使待测气体以此通过不锈钢进气管进入测量腔，在通过不锈钢出气管道和质量流量控制器MFC由出气口流出；开启电伴热带对不锈钢进气管道内的气体脱水除湿；开启制冷机，使镜面温度快速的降低至-100℃以下进行极低露点测量；开启MFC自动调节气体流量。

测试过程中，安全泄压阀能够在不锈钢进气管道内气压超过阈值时自动泄压，保证整个气路系统的安全。

由于制冷机在极低温区制冷量的稳定性对该露点温区下的检测速度至关重要，因此需要将前面对不锈钢进气管道加热导致被检气体升温的影响消除，保证制冷机可以提供稳定冷量输出。在不锈钢进气管道近测量腔末端，设置高效散热器，使被检气体进入测量腔之前，通过高效散热器将高温气体快速降温至环境温度附近，避免高温气体影响制冷机的制冷，导致极低露点测量速度下降。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。