冷鏡式露點儀利用熱電制冷器冷卻露點傳感器的鏡面或聲表面波器件，使氣體中的水蒸氣在露點傳感器的鏡面上冷凝為露或霜，光電系統自動控制平衡，使鏡面上的露或霜與氣體中的水蒸氣呈相平衡狀態，用鉑電阻溫度計準確測量鏡面上露層或霜層的溫度，從而獲得氣體的露點溫度。
冷鏡式露點儀的測量原理：
被測濕氣進入露點測量室時掠過冷鏡面，當鏡面溫度高于濕氣的露點溫度時，鏡面呈干燥狀態，此時光電檢露裝置中光源發出的光照在鏡面上，幾乎反射，由光電傳感器感應到并輸出光電信號，經控制回路比較、放大、驅動熱電泵，對鏡面致冷。
當鏡面溫度降至濕氣露點溫度時，鏡面上開始結露(霜)，光照在鏡面上出現漫反射，光電傳感器感應到的反射信號隨之減弱，此變化經控制回路比較、放大后調節熱電泵激勵，使其制冷功率適當減小，最后，鏡面溫度保持在樣氣露點溫度上。鏡面溫度由一緊貼在冷鏡面下方的鉑電阻溫度傳感器感應，并顯示在顯示窗上。
在測量過程中，隨著溫度的降低，被測氣體中的水汽接近飽和狀態，由于引力作用，水分子吸附在鏡面上形成一層薄薄的水膜。這是形成露的第一階段。當鏡面溫度繼續下降時，水膜的厚度逐漸增加，這是形成露的第二階段。在這一階段內，自由表面對水分子的引力與水膜的表面張力之間的力量對比開始發生變化，后者的影響逐漸起支配作用。
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