晶体振荡露点仪技术简介

感湿石英晶体

对于标准的晶体而言，其震荡频率并不会对水汽产生响应。QCM微水测量技术在黄金电 表面涂布一种聚合物。聚合物涂层的特性是可以快速吸收水汽或者释放水汽而干燥。重要的是，作为聚合物涂层吸收水汽的结果，石英晶体的质量会增加，因而晶体的振荡频率会发生变化。

相反，当聚合物涂层干燥的时候，晶体的质量减少，其振荡频率增加。

 

为了测量被吸收水汽，将传感器（聚合物涂层的晶体）置于恒温的测量腔室，通过的样气流量稳定在100毫升/分钟。测量周期分为两个阶段。起初，干燥后的样气经过传感器测量腔室，测量此时石英晶体的振荡频率。随后，未经干燥的样气通过测量室，再次测量晶体的振荡频率。

 

对应干气和湿气的频率之差与样气中的水汽含量成比例关系。每个周期中，通过干气和湿气的时间各为30秒，如果改变这个时间关系，则会影响仪器的校验。

 

在实际运用中，为了补偿外部温度等因素造成的影响，测量腔室中安置了两个完 相同的晶体。一个是有聚合物涂层，而另外一个没有涂层的作为参考晶体。在每个测量周期，无论是干气还是湿气，测量晶体和参考晶体的输出频率经过混合，过滤，除去所有不相关的频率，得到了两者之间的差值(fr- fs)。由于这两个晶体完 相同，所有外部因素和内部干扰对两者的影响都是完 同等的，这样，所有可能干扰晶体频率的因素(温度、老化等)，在fr- fs 值中都被完 去除了。气体回路包括分子筛干燥筒，湿度发生器，以及采样模块；采样模块包含三个用于流量控制的电磁阀，以及安置了测量晶体和参考晶体的测量腔室。测量振荡器和参考振荡器位于测量模块的末端。整个测量腔室恒温在60°C。下图是一个测量流路图示。

干气流经V1, 湿气(样气)流经V3，湿度发生器产生5~10ppmV的校验气经过V2，每个流路的流量稳定在100毫升/分钟。各路气体轮流进入测量腔室，或者被直接排空。