冷鏡露點傳感器如何測量極低水分活度？

現(xiàn)有的冷鏡露點水分活度儀的測量范圍是在0.03~1.00 aw，雖然市面上實際產(chǎn)品（除了干燥劑）的水分活度很少有低于0.03 aw，但是對于某些特殊用戶，可能也需要測量水分活度低于0.03 aw的產(chǎn)品。

冷鏡露點水分活度儀是目前測量食品和藥品水分活度的第一法，幾乎所有的標(biāo)準方法或標(biāo)準組織作為重要的測量儀器。它直接測量鏡面上冷凝水的形成，并且確保冷凝水的形成盡可能可重復(fù)是非常重要的。

在不進行外部冷卻的情況下，目前冷鏡露點的儀器干端低最可以測到-90℃的霜點，大約相當(dāng)于空氣中的水分含量為95ppb，水分活度約為0.0006 aw。實際上，露點或霜點溫度在-23℃時，水分活度為0.03 aw。最新的進展是，儀器廠家在挑戰(zhàn)將這種能力擴展到-100℃霜點，空氣中水分的絕對含量僅為14 ppb左右。

提供此功能的冷鏡露點傳感器確實存在，但它們需要依賴于外部冷卻，這使得儀器的體積非常龐大。 擴展內(nèi)冷冷鏡濕度計的極低溫度范圍，使國家計量的低端溫度能力世界各地的研究所和其他認可實驗室突破 -90℃霜點限制，幫助儀器廠家在露點/霜點范圍的端極情況下進行可重復(fù)、可重復(fù)的測量方面邁出了下一步。

在沒有外部冷卻的情況下，冷鏡露點傳感器能夠充分冷卻以達到-100℃時穩(wěn)定的冷凝水層。我們的工程師需要進一步探索的是：

l      冷凝水形成與探頭設(shè)計產(chǎn)生的氣體動力學(xué)之間的關(guān)系

l      儀器內(nèi)部的材料特性以及Stirling冷卻裝置與鏡面之間的界面。

冷凝水層的溫度測量和流路中處于平衡狀態(tài)時的水分是關(guān)鍵。他們知道他們需要查看 PRT（鉑電阻熱敏電阻）本身進行測量，以及可以對其及其安裝進行哪些改進。

從之前解決問題的嘗試中，工程師們知道當(dāng)前的裝置將測量到所需的水平。事實上一個裝置之前曾通過NPL在-100℃下進行校準，這凸顯了一些需要解決的重復(fù)性問題。

盡管面臨挑戰(zhàn)，但解決擴展冷鏡干端指標(biāo)的問題至關(guān)重要。這不僅使他們能夠?qū)x器擴展到-100℃霜點水平，而且將直接使客戶受益 提高了儀器的干端性能。

AQUALAB冷鏡露點水分活度儀利用精密的光學(xué)系統(tǒng)，檢測到水分冷凝在鏡面上的細微變化，從而實現(xiàn)儀器的高靈敏度，快速響應(yīng)露點變化。當(dāng)儀器檢測到鏡面溫度足以形成過冷水時，快速對鏡面制冷，以形成特定厚度的冰膜。直接測出冷凝發(fā)生時的溫度，即露點，極大縮短了由于傳感器隨時間變化響應(yīng)的時間，從而可以實現(xiàn)5分鐘內(nèi)快速測量。而且儀器每次都可以獲得可靠的數(shù)據(jù)，重復(fù)性非常高，相對標(biāo)準偏差小于1%。

為什么準確測量低露點很重要？

冷鏡露點傳感器在商業(yè)實驗室中用作許多儀器和傳感器的痕量水分和露點校準的參考，例如露點變送器。改進該基準的干端規(guī)格將確保這些校準儀器在其測量范圍更低。對于測水分活度來說，極低的露點傳感器有助于更準確地測量極低水分活度，拓寬了測量范圍。

冷鏡露點傳感器的工作原理

冷鏡露點傳感器是用于關(guān)鍵測量和控制應(yīng)用的精密儀器。冷鏡傳感器測量水分的主要特征——表面形成冷凝水的溫度。這意味著冷鏡露點儀器本質(zhì)上是可重復(fù)的，每次都能提供可靠的結(jié)果。

冷鏡露點傳感器由溫控鏡片和先進的光學(xué)檢測系統(tǒng)組成。氣體樣品流過冷鏡表面。在取決于氣體中水分含量和工作壓力的溫度下，氣體中的水分在鏡子表面凝結(jié)。光學(xué)系統(tǒng)用于檢測發(fā)生這種情況的點，該信息用于控制鏡片溫度并保持恒定的厚度鏡面上的冷凝層。在平衡點，鏡面的蒸發(fā)速率和冷凝速率相等，鏡面溫度代表露點。