基于凝结法的测湿仪器最早于1660年出现在意大利的佛罗伦萨。当前主要代表仪器有美国通用(GE)公司推出的光电精密露点仪、瑞士MBW公司生产的系列精密露点仪、日本神荣会社研制的Dew Star系列镜面冷却式露点仪等,均是采用凝结物光电检测方式;芬兰维萨拉(Vaisala)公司的DM系列露点仪,通过声波探测来确定凝结物的状态。
中国自20世纪90年代开始研究露点仪。1995年推出JLS-8800型露点仪。1999年首次将图像识别技术引入到露点仪中,开发出YH98型露点仪。2012年开始研究露点型温湿度传感器,已经实现了业务应用。
露点仪主要由凝结物观测机构、温控机构等组成,温控机构对凝结表面进行升降温控制,使温度控制在蒸发/凝结平衡状态,凝结物观测机构通过对凝结表面观察,确定凝结生成时机以及凝结物的相态。
露点式测湿仪器通常分为光电管式露点仪、振动频率式露点仪、声表面波式露点仪和图像识别式露点仪。
光电管式露点仪。测量时,其凝结物检测部分采用光电管式。当镜面无凝结物时,入射到镜面的光束几乎全部被反射到另一侧的光电感应器件上,若镜面温度低于露点温度,镜面上会结露或霜,露霜会影响镜面的反射特性,使光电感应器件接收的信号减弱,然后由镜面下方的温度传感器检测镜面温度,从而获得气体的露(霜)点温度。
振动频率式露点仪。测量时,其凝结物检测部分采用振动频率式。石英振子的一个表面与被测气体接触,作为凝结面,另一表面与热电冷却、加热器接触作为冷却面。当凝结面因冷却出现凝结物时,由于质量效应,石英振子共振频率发生偏移,表明出现露,将此结露信号送到控制器,控制器会给冷却器一个控制信号,中止冷却,温度回升,经过反复地加热、冷却,达到一定的平衡状态。此时,石英振子的表面温度就是露点温度。
声表面波式露点仪。测量时,其凝结物检测部分采用声表面波式。压电石英晶片可将电磁波转换为声波,实际应用时利用石英晶体作为凝结镜面,两侧分别嵌入发送和接收天线,当镜面无凝结物时,从石英晶体表面接收到的信号变化不大;当有凝结物生成时,接收信号的振幅和频率会发生变化,通过对接收信号的判断从而快速准确地判定露或霜的状态,并用铂电阻测出此时的露点温度或霜点温度。
图像识别式露点仪。测量时,其凝结物检测部分采用图像识别式。主要利用微型图像传感器实时监测凝结镜面状态,通过采集电路采集图像数据,并利用图像识别的方法来判别镜面是否结露或者结霜。主要提取图像的边缘信息、抽取图像纹理特征并进行自相关分析,建立阈值函数进行露霜的识别。该方法改进了对露霜的识别效果,便于小型化。