一种含能材料质量变化自动监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种含能材料质量变化自动监测系统及监测方法，包括样品容器、加热恒温装置、运动控制装置、称量装置、数值显示系统、报警系统和计算机，加热恒温装置、运动控制装置、称量装置、数值显示系统和报警系统与计算机相连接，加热恒温装置用于对样品容器内的样品进行加热并保温，运动控制装置用于移动样品容器，控制样品的加热或者称量，称量装置用于对样品进行称量，数值显示系统用于显示样品的温度和重量，计算机可以对监测数据进行记录，样品容器上设置有手柄，加热恒温装置与称量装置之间设置有隔热材料。该系统可以实现对多个样品进行长时间多温度下的质量监测，自动化程度高。

An Automatic Monitoring System and Method for Quality Change of Energetic Materials

The invention discloses an automatic monitoring system and method for quality change of energetic materials, including sample container, heating constant temperature device, motion control device, weighing device, numerical display system, alarm system and computer, heating constant temperature device, motion control device, weighing device, numerical display system and alarm system. The system is connected with a computer. The heating constant temperature device is used to heat and heat the sample in the sample container. The motion control device is used to move the sample container, to control the heating or weighing of the sample. The weighing device is used to weigh the sample. The numerical display system is used to display the temperature and weight of the sample. The computer can The monitoring data are recorded, the sample container is equipped with a handle, and the heat insulation material is arranged between the heating constant temperature device and the weighing device. The system can monitor the quality of many samples for a long time and at multiple temperatures with high degree of automation.

【技术实现步骤摘要】
一种含能材料质量变化自动监测系统及监测方法
本专利技术涉及含能材料评价
，具体涉及一种含能材料质量变化自动监测系统及监测方法。
技术介绍
含能材料是一种通过剧烈的化学反应进行做功的物质，被广泛应用于武器系统、航空航天、矿产开采等多个领域。但含能材料本身是一种相对不稳定的物质，在生产、贮存、运输等过程中，都会发生缓慢的热分解。这种热分解的发生，就为含能材料带来了安定性的问题。如果含能材料的贮存量很大，贮存的时间又长，由于含能材料热分解放出的热量不易散失而产生热积累的加速反应，或者产生自催化加速反应、链锁反应等，易导致爆燃以致爆轰，造成人员伤亡和经济损失。绝大多数含能材料都不是以单质形式进行使用，而是与其他物质混合进行使用。混合物质对含能材料热分解的影响也变得极为重要，这就是含能材料与混合物质的相容性问题。此外，含能材料在长期贮存过会的有效性问题即安全贮存寿命评估工作也是当前含能材料领域一直在研究的重要课题。由于含能材料在分解过程中，会释放出分子量相对较低的气体产物，同时质量随之减少，并伴随着热量的吸收或释放。基于上述特性，国内外研究人员发展了量气法、量热法和热失重法等方法研究炸药的热分解。热失重法广泛应用于炸药的热分解研究中，是评价炸药热性能的重要方法之一。当前最常用的热失重法包括热重法，此外还有100℃加热法及长期老化重量测试等方法。其中热重法采用热重分析仪连续测定样品受热后的质量变化，可以实现自动记录，可实现恒温、程序升温等多种测试条件加载。但热重法所测定的样品量较少，仅为数毫克，难以说明实际过程中大尺寸样品的变化情况。同时由于热重分析仪的天平在加热舱内，会有漂移现象发生，需要校正基线，不适合样品进行长时间测试。此外，热重分析仪每次只能对一个样品进行质量变化测试，效率较低。其他基于热失重法用来研究含能材料安定性、相容性和预估贮存寿命的方法如100℃加热法和长期老化重量测试均是将样品放置在恒温烘箱里放置一定时间后，将其取出，利用天平称量样品质量。这种恒温、间断、定期称量样品质量的方法涉及到样品的加热、转移、称量这样一个循环的过程，自动化程度低、操作步骤复杂，且占用大量的人力和时间成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种含能材料质量变化自动监测系统及监测方法，该监测系统通过称量装置对长时间恒温加热的多个含能材料样品进行依次自动称量，实现对含能材料质量变化情况的自动监测。本专利技术适用于绝大多数含能材料老化过程中质量变化的自动化监测，在含能材料的安定性、相容性测试和安全贮存寿命评估工作中具有很大的应用潜力。为了达到上述的技术效果，本专利技术采取以下技术方案：本专利技术提供了一种含能材料质量变化自动监测系统，该系统包括样品容器、加热恒温装置、运动控制装置、称量装置、数值显示系统、报警系统和计算机，所述加热恒温装置、运动控制装置、称量装置、数值显示系统和报警系统分别与计算机相连接，所述加热恒温装置用于对所述样品容器内的样品进行加热并保温，所述运动控制装置包括移动轨道和机械臂，所述机械臂可以在移动轨道上移动并且可以上下伸缩移动，所述称量装置用于对样品进行称量，所述数值显示系统用于显示样品的温度和重量，所述计算机对监测数据进行记录，所述样品容器上部相对的两侧分别置有手柄，所述机械臂用于固定手柄并带着样品容器进行平移或上下移动，所述运动控制装置设置在所述加热恒温装置上部，所述称量装置设置在所述加热恒温装置下部，其中所述称量装置的中心与所述加热恒温装置的中心相对应，所述加热恒温装置与所述称量装置之间设置有隔热材料。进一步的，所述样品容器的材料为金属或玻璃，其形状为圆柱体，其圆形截面直径为10～50mm，圆柱体高度为20～100mm，所述手柄设置在距离所述样品容器顶部的3/5～4/5处，所述手柄长度为5～15mm。进一步的，所述加热恒温装置内设置有均热块，所述均热块通过电阻丝进行加热，升温速率低于10℃/min，温度设定范围为20℃～180℃。进一步的，所述加热恒温装置的加热时间设定范围为0.5小时～12个月，所述加热恒温装置中可以放置1～8个样品容器。进一步的，所述运动控制装置上的机械臂下移后固定在样品容器的手柄上，然后带着样品容器进行上移一定距离后平移到加热恒温装置的中心处，中心处的隔热材料移开，机械臂下移将样品容器放置在称量装置上，称量完成后，机械臂可以带着样品容器上移离开称量装置。进一步的，所述称量装置在称量前进行校正。进一步的，所述报警系统当监测到样品温度超过设定温度1～50℃时会进行报警。进一步的，所述样品容器内的含能材料的状态为液态、粉末状、颗粒状或块状中的任意一种。进一步的，所述加热恒温装置设定的温度要比样品的分解温度低50℃以上，且低于易挥发样品的挥发温度或易升华样品的升华温度。本专利技术还提供了一种含能材料质量变化自动监测方法，包括以下步骤：(1)将待测样品称量并记录；(2)在计算机中设定恒温温度、升温速率、自动采样频率、采样次数以及报警温度；(3)在样品容器中放入样品，待加热恒温装置温度达到设定值并稳定时将样品容器放入加热恒温装置中；(4)通过运动控制装置和称量装置对样品进行称量并记录数据，然后按照设定的时间进行记录并保存数据，数值显示系统对样品的当前质量和加热恒温装置的当前温度进行实时显示；(5)到测量结束时间后，运动控制系统将样品移出加热恒温装置，加热恒温装置停止加热。下面对本专利技术做进一步的解释和说明，本专利技术提供了一种含能材料质量变化自动监测系统，该系统包括样品容器、加热恒温装置、运动控制装置、称量装置、数值显示系统、报警系统和计算机，其中加热恒温装置、运动控制装置、称量装置、数值显示系统和报警系统与计算机连接，其中待测的含能材料样品放置在样品容器中，样品容器的上端两侧设置有两个手柄，是为了方便移动，加热恒温装置通过电阻丝对样品容器进行加热，其中设置有均热块，其中均热块与称量装置由隔热材料进行隔离，可以防止称量装置长时间处于高温环境下影响其测量精度，运动控制装置上设置有机械臂，利用运动控制上的传动系统可以使盛放样品的样品容器在均热块内绕轨道移动，在样品容器转动到达指定位置后，机械臂下移，固定在样品容器的手柄上，然后上移一定距离，平移到均热块的中心处后，中心处的隔热材料移开，机械臂下移，将盛放样品的样品容器放置在称量装置的天平托盘上，同时，机械臂也可以将样品容器由托盘天平上移到均热块的特定位置。其中，称量装置在称量前，需要完成内部校正，然后在对放置在托盘中的物品质量进行称量。样品的温度和质量都由数值显示系统的电子屏幕进行实时显示，当温度超过设定温度一定范围(1～50℃)，报警系统会进行自动报警。计算机对样品的质量、温度、时间等数据进行记录并保存。本专利技术将不同含能材料样品放置在加热装置内，使其在长时间内保持恒定温度。通过自动控制技术，设置样品的自动位置调整程序，在设定的时间间隔点上，自动将样品输送到称量位置，完成称量程序，并自动记录数据。本专利技术适用于绝大多数含能材料老化过程中质量变化的自动化监测，在含能材料的安定性、相容性测试和安全贮存寿命评估工作中具有很大的应用潜力。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本专利技术适用于所有液体、粉末和尺寸合适的块体含能材料的在线质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含能材料质量变化自动监测系统，其特征在于，该系统包括样品容器、加热恒温装置、运动控制装置、称量装置、数值显示系统、报警系统和计算机，所述加热恒温装置、运动控制装置、称量装置、数值显示系统和报警系统分别与计算机相连接，所述加热恒温装置用于对所述样品容器内的样品进行加热并保温，所述运动控制装置包括移动轨道和机械臂，所述机械臂可以在移动轨道上移动并且可以上下伸缩移动，所述称量装置用于对样品进行称量，所述数值显示系统用于显示样品的温度和重量，所述计算机对监测数据进行记录，所述样品容器上部相对的两侧分别置有手柄，所述机械臂用于固定手柄并带着样品容器进行平移或上下移动，所述运动控制装置设置在所述加热恒温装置上部，所述称量装置设置在所述加热恒温装置下部，其中所述称量装置的中心与所述加热恒温装置的中心相对应，所述加热恒温装置与所述称量装置之间设置有隔热材料。

【技术特征摘要】
1.一种含能材料质量变化自动监测系统，其特征在于，该系统包括样品容器、加热恒温装置、运动控制装置、称量装置、数值显示系统、报警系统和计算机，所述加热恒温装置、运动控制装置、称量装置、数值显示系统和报警系统分别与计算机相连接，所述加热恒温装置用于对所述样品容器内的样品进行加热并保温，所述运动控制装置包括移动轨道和机械臂，所述机械臂可以在移动轨道上移动并且可以上下伸缩移动，所述称量装置用于对样品进行称量，所述数值显示系统用于显示样品的温度和重量，所述计算机对监测数据进行记录，所述样品容器上部相对的两侧分别置有手柄，所述机械臂用于固定手柄并带着样品容器进行平移或上下移动，所述运动控制装置设置在所述加热恒温装置上部，所述称量装置设置在所述加热恒温装置下部，其中所述称量装置的中心与所述加热恒温装置的中心相对应，所述加热恒温装置与所述称量装置之间设置有隔热材料。2.根据权利要求1所述的含能材料质量变化自动监测系统，其特征在于，所述样品容器的材料为金属或玻璃，其形状为圆柱形，其圆形截面的直径为10～50mm，圆柱的高度为20～100mm，所述手柄设置在距离所述样品容器顶部的3/5～4/5处，所述手柄长度为5～15mm。3.根据权利要求1所述的含能材料质量变化自动监测系统，其特征在于，所述加热恒温装置内设置有均热块，所述均热块通过电阻丝进行加热，升温速率低于10℃/min，温度设定范围为20℃～180℃。4.根据权利要求1所述的含能材料质量变化自动监测系统，其特征在于，所述加热恒温装置的加热时间设定范围为0.5小时～12个月，所述加热恒温装置中可以放置1...

【专利技术属性】
技术研发人员：于谦，池钰，睢贺良，李建军，陈建波，银颖，陈捷，杨秀兰，孙杰，李超峰，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院化工材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51