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美国GE通用电气Optica冷镜式露点仪

美国GE通用电气Optica冷镜式露点仪

美国GE通用电气Optica冷镜式露点仪,新一代湿度参考标准

Optica 系列冷镜式露点仪是美国GE 公司的新型产品,其露点、温度和压力测量均可溯源至美国国家标准与技术研究院 (NIST)。现在,通过互联网或局域网,您可以随时随地获得所需的相关数据。

精密露点仪可作为传递标准,用于校验其它的湿度测量仪器及传感器。对于要求高精度和无漂移测量的流程和实验室应用来说,冷镜式露点仪更是首选的传感器。Optica 可配备5 个完全可交换的冷镜式传感器,测量范围可达 -80°C 到 85°C露点,精度为 0.2°C 甚至更高。100 ΩRTD 输入和硅基压力传感器确保了测量的精度,并可将露点转化为任何公制、英制或用户定义的湿度单位。optica.jpg
 

Optica 可以测量
行业应用实验室或工厂车间环境
• 温度
• 相对湿度 (% RH)
• 露点/霜点 (Td)
• 绝对湿度 (m/v)
• 质量比 (m/m)
• 体积比 (v/v)
• 湿球温度 (Tw)
• 热焓 (h)
• 水蒸气压力 (e)
• 压力
• 报警继电器
• 模拟输出
• 校验实验室
• 流程控制
• 洁净室
• 环境测试舱
• 高精度 HVAC 监控
• 燃料电池
• 热交换器和制冷线圈热量计
• 热加工/热处理
• 半导体制造
• 存储区
• 药品检验室
• 引擎测试单元和排放测试
• 飞机引擎和涡轮


冷镜式传感器工作原理
GE 冷镜式露点仪适用于标准和计量实验室,以及对精度、可重复湿度测量及控制要求较高的工业应用。其固有的精度和长期稳定性带来众多其它湿度测量技术所不具备的优势。冷镜式露点仪通过将反射面的温度控制在露点/霜点形成与蒸发速率相等的平衡点,可直接测量露点或霜点的温度,并精确测量此时的镜面温度。冷镜式传感器工作原理示意图.jpg

GE 冷镜式露点仪包含一块小型的抛光六角形铑或铂镜面,装在于热电制冷模块 (TEC) 上。Optica 分析仪的伺服控制器向 TEC 提供电流,从而使镜面冷却。镜面由一个经调节的光发射器以红外光照亮。镜面的反射光被一个光电探测器接收。当水蒸气在镜面上冷凝成成水或霜(冰晶体)时,光电探测器接收到的光信号便会因散射而减弱。伺服控制器此时便会降低供电电流,从而使镜面稍微变暖。Optica 的控制系统会调节通过 TEC 的电流大小,将温度保持在一个平衡点,使水分子凝结的速率与镜面上水蒸发的速率保持相等。这样,根据定义,镜面的温度就等于露点或霜点温度。镜面中内置的一个高精度四线铂 RTD 电阻可测量这一温度。露点测量的精度经验证为露点/霜点的 ±0.2°C 。此精度还可进一步提高,达到露点/霜点的 ±0.15°C (±0.27°F)。

干球温度通过高精度的四线 100 Ω 铂 RTD 电阻测量,而压力则通过压阻硅压力传感器测量。露点/霜点和干球 RTD 阻抗信号经过 Optica 监控器调制和放大,以便显示和传送出霜点/露点温度数据。压力传感器传送经 Optica 放大的 4 到 20 mA 信号。随后,霜/露点、干球温度和压力的基本测量值可通过相应的公式计算为其它的湿度参数,例如相对湿度、湿球温度、质量比、体积比、绝对湿度,热焓以及水蒸气压力值等。

RTD 传感器内置在冷镜中,不与流程或测试环境接触。浸湿部分包括铂或铑镜面、一个不锈钢或聚脂薄膜隔层和环氧密封。可以实现无漂移的湿度测量值,即使在多年使用之后仍能保持出色的精度。

冷镜式露点仪要求气体以额定的流速通过镜面,以获得最佳的露点/霜点形成和响应时间。传感器应安装在空气流动的管道中或配备一个采样泵。最佳流速为0.25 到 2.5 L/min(0.5 到 5 SCFH)。GE 提供采样系统,可在空气到达镜面之前调整温度和压力,并对气体进行过滤。我们的应用工程师将与您详细探讨具体的应用情况,并向您推荐最合适的系统。

自清洁和数字控制
对于存在灰尘、油雾和粉尘等物理污染的环境,建议使用带过滤器的采样系统。过滤器介质必须具有疏水特性,以免吸收或释放水蒸气,进而影响测试气流。使用一段时间之后,镜面可能会被某些微粒物质腐蚀或玷污,从而影响光学散射特性。GE 镜面可以现场更换。对于工业应用环境,可以将标配的铑镜面升级为铂镜面。

GE 已开发出了一种称之为 PACER®(可编程自动误差补偿)的污染补偿机制,并获得了专利。PACER 周期可以手动开始,也可以设置为定时的周期。周期开始时先捕获数据典型的PACER周期.jpg(在 PACER 周期中会传输一个恒定值)并使冷镜的温度降低到露点以下,使镜面上形成一个较厚的露层。然后将镜面迅速加热。在加热过程中,大量的可溶和一些不可溶污染物会被迅速蒸发掉。留在镜面上的污染物会积聚成干块或点(与从洗碗机中取出玻璃的情况类似)。此过程可使 85% 左右的镜面保持清洁。光电探测器接收到的光信号会与参考 LED/光电探测器进行对比,并对两个信号进行“平衡”,这样便可以有效地降低镜面上残留物质带来的影响。PACER 周期的效果很好,但最终可能还是需要进行手动清洁。GE 的所有冷镜面都可以进行手动清洁。清洁的过程非常简单,只需用沾上清洁溶剂或蒸馏水的棉布擦净即可。(最后清洁时建议使用蒸馏水)

GE 还开发出了 Digiloop™ 控制技术来克服传统模拟PID(比例积分微分)控制的不足。模拟温度控制在高湿度或极小湿度的情况下特别容易产生振荡。而且很难对过阻尼或欠阻尼的模拟控制回路应用自调节或PID 常数。当露点处于预定的比例范围内时,Digiloop可以进行数字采样,以及通过基于时间的采样来进行前馈控制。通过记录振荡情况,数字控制便能够有效地预测变化的量级,并调整通过热电冷却模块的电流,使镜面温度以 0.05°C (0.09°F) 的幅度变化。这样显著改善了控制和露点精度。
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Optica产品规格
 型号:• 台式、机架式或壁挂式,均可提供彩色 VGA 显示屏,数据存储和以太网通讯端口
              • 台式、机架式或壁挂式,提供 4 x 40 点阵显示屏
电源:95 到 265 VAC,50/60 Hz,200 W
电气输入/输出:IEC 型 AC 插座(台式安装),螺旋端子柱(壁挂式安装),多针冷镜和温度传感器/电缆接头、用于模拟输出的螺旋端子、用于 RS232 的 DB-9 接口和用于以太网的10 base-T 接口*
测量参数:露点、温度
计算参数:相对湿度、湿球温度、质量比、体积比、绝对湿度、热焓和水蒸气压力值,可选择公制、英制或用户定义的单位
输入:1/3 Class A DIN 43760,100Ω RTD,露点/霜点以及干球温度。回路供电 4 到 20 mA DC,最大负载 500Ω
精度:露点/霜点的系统精度为 ±0.1°C (±0.36°F),温度精度为±0.15°C (±0.27°F),压力精度为全量程的 0.5%
量程:取决于传感器 1111H单级冷镜式传感器D2 单级冷镜式传感器1211H两级冷镜式传感器SIM-12 预热两级冷镜式传感器1311-DR四级冷镜式传感器1311-XR五级冷镜式传感器
迟滞:可忽略
灵敏度:0.1% FS
A/D:16 位
数据存储:6M*
显示:1/4 彩色 VGA 显示屏,最多能显示 6 个参数;或 4 x 40 点阵显示屏,显示 3 个参数
工作温度:0°C 到 50°C(32°F 到 122°F)
冷却速率:1.5°C (0.27°F )/s,通常在 0°C (32°F) 以上时
数字接口:RS232 端口,以太网端口*
数字输出格式:数据 ASCII 文本,以太网 java 程序,带密码保护*
TCP/IP 地址:用户可设置*
模拟输出:(2) 4 到 20 mA 和 0 到 5 VDC,用户可进行配置和扩展
模拟输出:(2) 250 V 时为 5 A ,C 阵列,(SPDT) 继电器
外壳:台式型: 等级 1  ; 壁挂型: 等级 4
重量:台式型: 3.6 kg (8 lb)  ; 壁挂型: 4.5 kg (10 lb)
*该特性仅适用于带 VGA 的型号

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