一种智能固体比热容测量仪制造技术

本发明专利技术涉及一种智能固体比热容测量仪，通过称重器、测温组件、量热器，配合控制显示装置，通过简单的操作，即可自动计算得到待测物的比热容。由于控制显示装置可全程采集实时数据，例如通过单片机定时器进行计时，并通过内温度传感器实时测温，解决由于混合过程中的温度在短时间内变化很大，用停表记录对应时刻的温度变化，难度大，常造成测量误差的问题。本发明专利技术设置基于电机驱动的搅拌器，利用电机的带动搅拌机构进行搅拌，以替代人工搅拌，进而提高实验的可靠度，提高准确性，方便实用。

【技术实现步骤摘要】
一种智能固体比热容测量仪
本专利技术涉及量热学领域，更具体地说，涉及一种智能固体比热容测量仪。
技术介绍
比热容亦称比热，是指单位质量物质的热容量，也是特定粒子(电子、原子、分子等)结构及其运动特性的宏观表现。比热容是化学家和物理学家共同关心的一个问题。比热容的测量对了解晶格振动、电子能带结构和能态密度、磁性材料中磁性离子的能级、固体中的相变(正常态和超导态转变)等都是有力的工具。不少科学家在测量比热容及有关理论方面作出过贡献。在日常生活中，混合法测固体比热容是最常用的方法。测量者利用停表、温度计、搅拌棒、量热器、物理天平、待测物进行实验测量。其缺点是：(1)人工用物理天平测量质量，过程繁琐。(2)由于混合过程中的温度在短时间内变化很大，用停表记录对应时刻的温度变化，难度大，常造成测量误差的问题，还需要多人配合测量，记录实验数据。(3)人工利用搅拌棒进行搅拌，难以把握搅拌速度，导致传热不均匀，此外搅拌棒与外界接触，导致量热器内的热量散失，测量误差增大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单，减小了实验误差，使实验更加操作简单，方便安全，准确智能化，并且实用性高的智能固体比热容测量仪。本专利技术的技术方案如下：一种智能固体比热容测量仪，包括量热器、搅拌器、测温组件、称重器、控制显示装置，搅拌器的搅拌机构设置于量热器内；测温组件包括外温度传感器、内温度传感器，外温度传感器设置于量热器外，内温度传感器设置于量热器内；量热器放置于称重器上；测温组件、称重器与控制显示装置连接，控制显示装置接收测温组件、称重器的检测数据，计算得到固体比热容，并进行显示。作为优选，量热器包括外筒、中间保温层、内筒，内筒的材质与搅拌器的搅拌机构相同。作为优选，搅拌器还包括电机、电机开关，搅拌机构与电机的输出轴连接，通过电机开关控制电机。作为优选，量热器开设有顶部开口，顶部开口通过顶盖密封，电机固定于顶盖外，搅拌机构从顶盖穿入至量热器内。作为优选，测温组件还包括数据线，数据线从顶盖穿入至量热器内，外温度传感器、内温度传感器分别连接于数据线上，分别通过数据线支撑并设置于量热器外与量热器内。作为优选，称重器包括依次连接载物板、压力传感器、底座，控制显示装置接收压力传感器的检测数据。作为优选，控制显示装置包括显示模块、按键选择模块，按键选择模块包括若干按键开关，分别对应开始功能、复位功能、称重功能、测温功能、显示功能。作为优选，计算固体比热容的方法如下：已知量热器与伸入量热器内的部分测温组件的总热容为C，量热液的比热容为c0，测得量热器中的量热液的质量为m0，待测物的质量为m，初始温度为t2，量热液的初始温度为t1，待测物投入量热液后，混合温度为θ；忽略量热器与外界的热交换，则，mc(t2-θ)＝(m0c0+C)(θ-t1)；即，其中，c为待测物的比热容。作为优选，总热容C＝m1c1+C'；其中，m1为量热器的内筒的质量，c1为量热器的内筒的比热容，C'为伸入量热器内的部分测温组件的热容；具体地，其中，V为伸入量热器内的部分测温组件的体积，为C'以J.℃-1为单位时的数值，而表示V以cm3为单位时的数值。作为优选，待测物的初始温度t2等于外温度传感器测得的室温。本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述的智能固体比热容测量仪，通过称重器、测温组件、量热器，配合控制显示装置，通过简单的操作，即可自动计算得到待测物的比热容。由于控制显示装置可全程采集实时数据，例如通过单片机定时器进行计时，并通过内温度传感器实时测温，解决由于混合过程中的温度在短时间内变化很大，用停表记录对应时刻的温度变化，难度大，常造成测量误差的问题。本专利技术设置基于电机驱动的搅拌器，利用电机的带动搅拌机构进行搅拌，以替代人工搅拌，进而提高实验的可靠度，提高准确性，方便实用。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是量热器的剖视示意图(示出测温组件、搅拌器)；图3是控制显示装置的单片机的电路图；图4是控制显示装置的显示模块的电路图；图5是按键选择模块的电路图；图6是测温组件的电路图；图7是称重器的结构示图；图8是压力传感器的内部电路图；图9是AD数模转换器HX711的电路图；图10是本专利技术的操作流程图；图中：10是量热器，11是顶盖，20是搅拌器，21是搅拌机构，22是电机，23是电机开关，30是外温度传感器，31是内温度传感器，32是数据线，40是载物板，41是底座，42是电阻应变式压力传感器，50是控制显示装置，51是显示模块，52是按键开关。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。本专利技术为了解决传统的人工操作的方式，基于混合法测量固体比热容的方法所存在的操作复杂、准确性低等不足，提供一种智能固体比热容测量仪，通过控制显示装置结合外部各个功能组件进行实验测量，达到减小实验误差的效果，使实验更加操作简单，方便安全，准确智能化，并且实用性高。一种智能固体比热容测量仪，如图1、图2所示，包括量热器10、搅拌器20、测温组件、称重器、控制显示装置50，搅拌器20的搅拌机构21设置于量热器10内；测温组件包括外温度传感器30、内温度传感器31，外温度传感器30设置于量热器10外，内温度传感器31设置于量热器10内，分别用于测量室温与量热液(常用的量热液为水)的温度；量热器10放置于称重器上；测温组件、称重器与控制显示装置50连接，控制显示装置50接收测温组件、称重器的检测数据，计算得到固体比热容，并进行显示。使用时，本专利技术可读取测温组件、称重器的数据，并基于对应的计算思路与计算公式进行自动运算，即可得到待测物的比热容，并进行数值显示，方便直观。为了防止测量过程中的温度流失，并且为了保证测量结果的准确度，即对量热液直接接触的部位有材质要求，则本专利技术的量热器10设置为三层结构，包括外筒、中间保温层、内筒，内筒的材质与搅拌器20的搅拌机构21相同。不同层分别采用不同材质制成，可充分满足不同技术要求。搅拌器20包括搅拌机构21、电机22、电机开关23，搅拌机构21与电机22的输出轴连接，通过电机开关23控制电机22。为了方便流入量热液，也方便搅拌器20和测温组件的设置，量热器10开设有顶部开口，顶部开口通过顶盖11密封，电机22固定于顶盖11外，搅拌机构21从顶盖11穿入至量热器10内。本实施例中，电机22通过微型螺丝固定在顶盖11上，输出轴穿过顶盖11，与搅拌机构21连接；电机开关23可以用固体胶固定在顶盖11上。控制显示装置50具备运算与显示的功能，可基于单片机或其他MCU进行实现，包括显示模块51、按键选择模块，按键选择模块包括若干按键开关52，分别对应开始功能、复位功能、称重功能、测温功能、显示功能。本实施例中，控制显示装置50的运算功能基于单片机进行实现，采用型号为STC89C52的51单片机，但不局限于此，例如，也可以采用型号为STC89C51、AT89S52、AT89S51等51系列的单片机。传统的8位单片机STC89C52内有256字节内部数据存储器RAM、8K片内程序存储器(ROM)32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和6个中断源，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。经典51单片机具有价格低廉，且具有内部构造和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能固体比热容测量仪，其特征在于，包括量热器、搅拌器、测温组件、称重器、控制显示装置，搅拌器的搅拌机构设置于量热器内；测温组件包括外温度传感器、内温度传感器，外温度传感器设置于量热器外，内温度传感器设置于量热器内；量热器放置于称重器上；测温组件、称重器与控制显示装置连接，控制显示装置接收测温组件、称重器的检测数据，计算得到固体比热容，并进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种智能固体比热容测量仪，其特征在于，包括量热器、搅拌器、测温组件、称重器、控制显示装置，搅拌器的搅拌机构设置于量热器内；测温组件包括外温度传感器、内温度传感器，外温度传感器设置于量热器外，内温度传感器设置于量热器内；量热器放置于称重器上；测温组件、称重器与控制显示装置连接，控制显示装置接收测温组件、称重器的检测数据，计算得到固体比热容，并进行显示。2.根据权利要求1所述的智能固体比热容测量仪，其特征在于，量热器包括外筒、中间保温层、内筒，内筒的材质与搅拌器的搅拌机构相同。3.根据权利要求1所述的智能固体比热容测量仪，其特征在于，搅拌器还包括电机、电机开关，搅拌机构与电机的输出轴连接，通过电机开关控制电机。4.根据权利要求3所述的智能固体比热容测量仪，其特征在于，量热器开设有顶部开口，顶部开口通过顶盖密封，电机固定于顶盖外，搅拌机构从顶盖穿入至量热器内。5.根据权利要求4所述的智能固体比热容测量仪，其特征在于，测温组件还包括数据线，数据线从顶盖穿入至量热器内，外温度传感器、内温度传感器分别连接于数据线上，分别通过数据线支撑并设置于量热器外与量热器内。6.根据权利要求1所述的智能固体比热容测量仪，其特征在于，称重器包括依次连接载物板、...

【专利技术属性】
技术研发人员：周林，李晓磊，贺玉成，贾晓蒙，张亚坤，吴淼，江梓弘，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35