感濕石英晶體

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的晶體而言，其震蕩頻率并不會(huì)對(duì)水汽產(chǎn)生響應(yīng)。QCM微水測(cè)量技術(shù)在黃金電 表面涂布一種聚合物。聚合物涂層的特性是可以快速吸收水汽或者釋放水汽而干燥。重要的是，作為聚合物涂層吸收水汽的結(jié)果，石英晶體的質(zhì)量會(huì)增加，因而晶體的振蕩頻率會(huì)發(fā)生變化。

相反，當(dāng)聚合物涂層干燥的時(shí)候，晶體的質(zhì)量減少，其振蕩頻率增加。

 

為了測(cè)量被吸收水汽，將傳感器（聚合物涂層的晶體）置于恒溫的測(cè)量腔室，通過(guò)的樣氣流量穩(wěn)定在100毫升/分鐘。測(cè)量周期分為兩個(gè)階段。起初，干燥后的樣氣經(jīng)過(guò)傳感器測(cè)量腔室，測(cè)量此時(shí)石英晶體的振蕩頻率。隨后，未經(jīng)干燥的樣氣通過(guò)測(cè)量室，再次測(cè)量晶體的振蕩頻率。

 

對(duì)應(yīng)干氣和濕氣的頻率之差與樣氣中的水汽含量成比例關(guān)系。每個(gè)周期中，通過(guò)干氣和濕氣的時(shí)間各為30秒，如果改變這個(gè)時(shí)間關(guān)系，則會(huì)影響儀器的校驗(yàn)。

 

在實(shí)際運(yùn)用中，為了補(bǔ)償外部溫度等因素造成的影響，測(cè)量腔室中安置了兩個(gè)完 相同的晶體。一個(gè)是有聚合物涂層，而另外一個(gè)沒(méi)有涂層的作為參考晶體。在每個(gè)測(cè)量周期，無(wú)論是干氣還是濕氣，測(cè)量晶體和參考晶體的輸出頻率經(jīng)過(guò)混合，過(guò)濾，除去所有不相關(guān)的頻率，得到了兩者之間的差值(fr- fs)。由于這兩個(gè)晶體完 相同，所有外部因素和內(nèi)部干擾對(duì)兩者的影響都是完 同等的，這樣，所有可能干擾晶體頻率的因素(溫度、老化等)，在fr- fs 值中都被完 去除了。氣體回路包括分子篩干燥筒，濕度發(fā)生器，以及采樣模塊；采樣模塊包含三個(gè)用于流量控制的電磁閥，以及安置了測(cè)量晶體和參考晶體的測(cè)量腔室。測(cè)量振蕩器和參考振蕩器位于測(cè)量模塊的末端。整個(gè)測(cè)量腔室恒溫在60°C。下圖是一個(gè)測(cè)量流路圖示。

干氣流經(jīng)V1, 濕氣(樣氣)流經(jīng)V3，濕度發(fā)生器產(chǎn)生5~10ppmV的校驗(yàn)氣經(jīng)過(guò)V2，每個(gè)流路的流量穩(wěn)定在100毫升/分鐘。各路氣體輪流進(jìn)入測(cè)量腔室，或者被直接排空。