滿足用冷鏡式露點儀測量非常低露點的要求

密析爾儀表與英國國家物理實驗室（NPL）合作開發并進行了測試和驗證的一種冷鏡式露點儀，

可以測量低至 –100 °C的非常低露點溫度。階段1- 挑戰冷鏡式露點儀是測量微水和濕度校準的

重要參考儀器。它直接測量鏡面上冷凝的形成。確保冷凝物的形成盡可能重復是如何進行測量的基礎。

在沒有外部冷卻的情況下，冷鏡式露點儀的當前干燥參數為 90 °C 霜點，相當于大約95 ppb。

挑戰在于將測量能力擴展到 -100 °C霜點，或約14 ppb。也有依靠外部冷卻的冷鏡式露點儀可以達到

這個能力，但體積龐大。擴展冷鏡式露點儀的內部冷卻下限范圍，使世界各地的國家和其他認證

實驗室的測量低范圍過-90 °C霜點的限制，幫助這一領域在露點/霜點范圍的情況下，在可重復、

可再現的測量方面邁出下一步。在沒有外部冷卻的情況下，冷鏡式露點儀能夠充分冷卻，

以在 -100 °C 下獲得穩定的冷凝層。我們工程師需要進一步探索的是：• 冷凝物形成與測量頭設計

帶來的流量動態之間的關系• 斯特林發動機和鏡面之間的流量路徑和冷界面的材料特性冷凝層和

流徑中的水量當處于平衡時所在點的溫度測量是關鍵的。工程師們知道他們需要看向PRT

（鉑電阻溫度計）進行這種測量，以及可以對其及其安裝進行哪些改進。從之前解決這個問題的

嘗試中，工程師們知道，目前的裝置可以測量低到所需的水平。事實上，NPL之前曾在-100°Cdp

下校準過一臺裝置，凸顯了一些需要解決的重復性問題。測量值與樣氣流速之間存在很強的相關性。

盡管存在挑戰，但解決擴展冷鏡干燥端參數的問題至關重要。 這不僅使他們能夠將UKAS認證擴展

到低至 -100°C霜點水平，而且還將通過改進其校準儀器的干燥端性能直接惠及客戶。

階段2 - 原型作為階段，我們在先前設計的基礎上開發了一個原型冷鏡式露點儀，但帶有升級的測量

頭和氣流路徑，以確保冷凝物的形成盡可能可重復。在NPL進行的測試有助于設計的這一演變。

原型冷鏡的干燥端規格參數在 -100 °C霜點（約14 ppb）。利用可用的冷卻能力，他們有可能在

-100 °C下形成穩定的冷凝層。雖然我們是在伊利工廠測試原型，但我們希望NPL濕度測量和標準

小組參與進來。NPL的專業知識提供了更新測量頭設計所需的終信息。通過NPL的參與以及他們的

設施、知識和設備的使用，我們的研發人員能夠驗證設計，而無需引入第三方進行beta 測試。正如

產品經理 Richard Gee解釋的那樣，“我們不相信我們能夠及時開展必要的工作，讓我們對重新

設計有信心，從而在當前的迭代中推出產品”。在NPL的幫助下，我們將上市時間縮短了至少三個月

。為什么精準測量低露點很重要冷鏡式露點儀在商業實驗室中用作許多儀器和傳感器

（如露點變送器）的微量水分和露點校準的參考。改進這一參考的干燥端規格將確保這些校準儀器

在較低測量范圍內的高可靠性。冷鏡式傳感器是如何工作冷鏡式露點儀是用于關鍵測量和控制應用

的精密儀器。冷鏡式傳感器測量水分的一個主要特征——鏡面上形成冷凝的溫度。這意味著冷鏡

儀器具有固有的可重復性，每次都能給出可靠的結果。冷鏡式傳感器由溫控鏡和的光學檢測系統組成

。氣體樣本進入傳感器外殼，并流過包含在內的冷鏡表面。在取決于氣體中水分含量和工作壓力的

某個溫度下，氣體中的水分在鏡面上凝析出。光學系統用于檢測發生這種情況的點，該信息用于

控制鏡面溫度并保持鏡面上冷凝層的恒定厚度。在平衡點，即鏡面的蒸發速率和冷凝速率相等時，

鏡面溫度代表露點。