一种半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置及方法制造方法及图纸

一种半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置及方法，包括温度传感器、导冷模块、半导体、散热模块和电路模块；导冷模块连接在半导体的上方，导冷模块的上方设置有温度传感器；半导体的下方连接有散热模块，散热模块的下方设置有电路模块。本发明专利技术的装置采用的元器件价格低，结构简单，相对于传统的大型测量装置有着易于操作，测量温度范围大，且成本低易于大面积推广的优点。

An active liquid solid phase transition temperature detection device and method for semiconductor refrigeration

An active semiconductor refrigeration liquid solid phase change temperature detecting device and method, including temperature sensor, cold conduction module, semiconductor, heat dissipation module and circuit module; cold conduction module is connected to the semiconductor temperature sensor is arranged above the cold conduction module; semiconductor is connected with the radiating module, a circuit module is arranged below radiating module. The device of the invention has the advantages of low cost and simple structure, and has the advantages of easy operation, large measuring temperature range and low cost compared with the traditional large-scale measuring device, and is easy to popularize in large area.

【技术实现步骤摘要】
一种半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置及方法
本专利技术属于传感器与计算机测控领域，特别涉及一种半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置及方法。
技术介绍
液体的液固相变温度(或称冰点温度)是重要的气象监测数据，而在仓储、交通、电力、汽车、物流等许多行业领域内液体的液固相变温度等测量指标尤为重要。以仓储行业为例，种类繁多的液体易受液固相变温度的影响，降低产品品质，从而降低了用户对产品的黏着度。而在电力行业，雨水凝结则导致输电线路断裂或输电不畅，导致地区性的大面积停电。由于海拔、气压、化学成分等诸多因素的影响，真实的液固相变温度与理论值之间总是存在差异。在许多场合，在液固相变发生之前探测出精确的相变温度，有助于预防液固相变现象的发生几率和时间，并有助于通过预先处置避免或降低液固相变带来的危害。但是，现有的主流液固相变温度测量装置(如自动凝固点测定仪、石油凝固点测试仪)等均存在价格昂贵、体积偏大的问题，目前仍主要应用于教学或其它专用领域，在仓储、交通、电力、汽车、物流等行业的大范围普及使用存在限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置及方法，以解决现有的主流液固相变温度测量装置均存在价格昂贵、体积偏大的问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置，包括温度传感器、导冷模块、半导体、散热模块和电路模块；导冷模块连接在半导体的上方，导冷模块的上方设置有温度传感器；半导体的下方连接有散热模块，散热模块的下方设置有电路模块。进一步的，导冷模块和半导体整体的外侧除开连接有温度传感器和散热模块的位置均包裹有隔热材料；温度传感器周围形成凹槽。进一步的，散热模块的侧面设置有水循环散热装置，水循环散热装置的外侧设置有散热材料。进一步的，电路模块包括7805芯片、水泵、电源和stm32单片机；stm32单片机、7805芯片和水泵均连接到电源。进一步的，stm32单片机和温度传感器连接；7805芯片用于降低电源电压给温度传感器供电；水泵用于给水循环散热装置供水。进一步的，温度传感器为DS18B20温度传感器；半导体为TEC1-12706半导体。进一步的，一种基于半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置的液固相变温度探测方法，所述半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置包括温度传感器、导冷模块、半导体、散热模块和电路模块；导冷模块连接在半导体的上方，导冷模块的上方设置有温度传感器；半导体的下方连接有散热模块，散热模块的下方设置有电路模块；电路模块包括7805芯片、水泵、电源和stm32单片机；stm32单片机、7805芯片和水泵均连接到电源；stm32单片机和温度传感器连接；7805芯片用于降低电源电压给温度传感器供电；所述基于半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置的液固相变温度探测方法，包括以下步骤：步骤一：将装置置于待测液体所处环境中，温度传感器周围的凹槽内盛满待测液体，启动装置电源；步骤二：温度传感器每隔一分钟上传温度至stm32单片机；stm32单片机利用探测算法得到液固相变温度；步骤三：将得到的液固相变温度输出，关闭电源。进一步的，步骤二中的探测算法包括以下步骤：1)记系统工作过程中以固定周期t工作，记录的温度序列为T1、T2、T3、…、Tn；按顺序比较温度变化，找出第一个温度极小值标记为Tk；2)分别从Tk向前提取相邻的3个温度坐标Tk-3、Tk-2、Tk-1，形成点集(tk-3,Tk-3)、(tk-2,Tk-2)、(tk-1,Tk-1)；向后提取相邻的3个温度坐标Tk+1、Tk+2、Tk+3，形成点集(tk+1,Tk+1)、(tk+2,Tk+2)、(tk+3,Tk+3)；3)对两组数据序列分别进行线性拟合，利用牛顿插值法分别得到公式f(t)＝f(tk-3)+f[tk-3,tk-2](t-tk-3)+f[tk-3,tk-2,tk-1](t-tk-3)(t-tk-2)及g(t)＝f(tk+1)+f[tk+1,tk+2](t-tk+1)+f[tk+1,tk+2,tk+3](t-tk+1)(t-tk+2)，其中参数为利用牛顿插值法得到的具体数值；前者表示线性化的瞬间液态温度下降过程，后者表示线性化的液固共存状态的温度变化过程，其自变量均表示温度；4)通过求解方程f(x)＝g(x)得到两个线性变化的交点，记录为T，该温度值即为探测得到的液固相变温度。与现有技术相比，本专利技术有以下技术效果：本专利技术的装置采用的元器件价格低，结构简单，相对于传统的大型测量装置有着易于操作，测量温度范围大，且成本低易于大面积推广的优点。该装置结构紧凑，水循环系统制冷效果好，体积小，测量结果准确。附图说明图1为本专利技术装置的结构示意图；图2为本专利技术的电路模块连接示意图；图3为本专利技术装置的探测算法原理图；图4为本专利技术装置绘制的纯净水结冰时温度变化曲线；图5为本专利技术装置绘制的食盐溶液结冰时温度变化曲线。其中：1、温度传感器；2、导冷模块；3、半导体；4、隔热材料；5、散热材料；6、水循环散热装置；7、散热材料；8、电路模块。具体实施方式以下结合附图对本专利技术进一步说明：一种半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置，包括温度传感器1、导冷模块2、半导体3、散热模块5和电路模块8；导冷模块2连接在半导体3的上方，导冷模块2的上方设置有温度传感器1；半导体3的下方连接有散热模块5，散热模块5的下方设置有电路模块8。导冷模块2和半导体3整体的外侧除开连接有温度传感器1和散热模块5的位置均包裹有隔热材料4；温度传感器1周围形成凹槽。散热模块5的侧面设置有水循环散热装置6，水循环散热装置6的外侧设置有散热材料7。电路模块8包括7805芯片、水泵、电源和stm32单片机；stm32单片机、7805芯片和水泵均连接到电源。stm32单片机和温度传感器1连接；7805芯片用于降低电源电压给温度传感器1供电；水泵用于给水循环散热装置6供水。温度传感器1为DS18B20温度传感器；半导体3为TEC1-12706半导体。本专利技术工作原理：步骤一：将装置置于待测液体所处环境中，温度传感器1周围的凹槽内盛满待测液体，启动装置电源；步骤二：温度传感器1每隔一分钟上传温度至stm32单片机；stm32单片机利用探测算法得到液固相变温度；步骤三：将得到的液固相变温度输出，关闭电源。步骤二中的探测算法包括以下步骤：1)记系统工作过程中以固定周期t工作，记录的温度序列为T1、T2、T3、…、Tn；按顺序比较温度变化，找出第一个温度极小值标记为Tk；2)分别从Tk向前提取相邻的3个温度坐标Tk-3、Tk-2、Tk-1，形成点集(tk-3,Tk-3)、(tk-2,Tk-2)、(tk-1,Tk-1)；向后提取相邻的3个温度坐标Tk+1、Tk+2、Tk+3，形成点集(tk+1,Tk+1)、(tk+2,Tk+2)、(tk+3,Tk+3)；3)对两组数据序列分别进行线性拟合，利用牛顿插值法分别得到公式f(t)＝f(tk-3)+f[tk-3,tk-2](t-tk-3)+f[tk-3,tk-2,tk-1](t-tk-3)(t-tk-2)及g(t)＝f(tk+1)+f[tk+1,tk+2](t-tk+1)+f[tk+1,tk+2,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置，其特征在于，包括温度传感器(1)、导冷模块(2)、半导体(3)、散热模块(5)和电路模块(8)；导冷模块(2)连接在半导体(3)的上方，导冷模块(2)的上方设置有温度传感器(1)；半导体(3)的下方连接有散热模块(5)，散热模块(5)的下方设置有电路模块(8)。

【技术特征摘要】
1.一种半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置，其特征在于，包括温度传感器(1)、导冷模块(2)、半导体(3)、散热模块(5)和电路模块(8)；导冷模块(2)连接在半导体(3)的上方，导冷模块(2)的上方设置有温度传感器(1)；半导体(3)的下方连接有散热模块(5)，散热模块(5)的下方设置有电路模块(8)。2.根据权利要求1所述的一种半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置，其特征在于，导冷模块(2)和半导体(3)整体的外侧除开连接有温度传感器(1)和散热模块(5)的位置均包裹有隔热材料(4)；温度传感器(1)周围形成凹槽。3.根据权利要求1所述的一种半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置，其特征在于，散热模块(5)的侧面设置有水循环散热装置(6)，水循环散热装置(6)的外侧设置有散热材料(7)。4.根据权利要求1所述的一种半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置，其特征在于，电路模块(8)包括7805芯片、水泵、电源和stm32单片机；stm32单片机、7805芯片和水泵均连接到电源。5.根据权利要求4所述的一种半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置，其特征在于，stm32单片机和温度传感器(1)连接；7805芯片用于降低电源电压给温度传感器(1)供电；水泵用于给水循环散热装置(6)供水。6.根据权利要求1所述的一种半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置，其特征在于，温度传感器(1)为DS18B20温度传感器；半导体(3)为TEC1-12706半导体。7.一种基于半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置的液固相变温度探测方法，其特征在于，所述半导体制冷的主动式液固相变温度探测装置包括温度传感器(1)、导冷模块(2)、半导体(3)、散热模块(5)和电路模块(8)；导冷模块(2)连接在半导体(3)的上方，导冷模块(2)的上方设置有温度传感器(1)；半导体(3)的下方连接有散热模块(5)，散热模块(5)的下方设置有电路模块(8)；电路模块(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昌利，李鹏超，孙婷，孟颖，任琳，赵娟，陈家蓉，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61