一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置与方法,包括测量箱体，测量箱体内设置有加热制冷装置，测量箱体设置有温度检测装置，温度检测装置信号连接有温控系统，温控系统通过电缆与加热制冷装置电连接。所述测量箱体包括保温箱体，所述保温箱体的侧面设置有光线透视窗；保温箱体上设置有光线透视窗的内壁设置有液芯柱透镜。通过设置本装置，能将液相扩散系数测量仪温控装置在5℃—50℃范围内可实现精确控温，温控精度为±0.05℃，且具有体积小、价格便宜、升降温速度快、操作简单特点。

Temperature control device and method of a liquid diffusion coefficient measuring instrument

【技术实现步骤摘要】
一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置与方法
本专利技术涉及液相扩散系数测量领域，特别是涉及一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置与方法。
技术介绍
液相扩散系数是研究传质过程，计算传质速率及化工设计与开发的重要基础数据，广泛应用在生物、化工、医学及环保等新兴行业中。各类物质的扩散系数，尤其是不同温度条件下的扩散系数非常匮乏。目前，液相扩散系数主要依靠实验方法获得，通过测量溶液由于扩散过程形成的浓度随空间和时间的分布，根据描述扩散过程的Fick定律计算出液相扩散系数。其中，膜池法(StokeR.H.,Animproveddiaphragm-cellfordiffusionstudies,andsometestsofthemethod,J.Am.Chem.Soc.,72:763-767(1950))、光的干涉法(赵长伟,李继定，马沛生，夏淑倩,MeasurementofLiquidDiffusionCoefficientsofAqueousSolutionsofGlycine,L-Alanine,L-ValineandL-IsoleucinebyHolographicInterferometry,ChineseJournalofChemicalEngineering,13(2):285-290(2005))和“泰勒分散法”(CottetH.,BironJ.P.,MartinM.,Taylordispersionanalysisofmixtures,Anal.Chem.,79(23):9066-9073(2007))是三种主要的传统测量方法。三种传统方法存在装置复杂、稳定性不足、结果精度差等问题。为解决传统方法存在的问题，我们设计了一款高折射率测量能力、系统球差可调的双液芯柱透镜，“测量液相扩散系数的消球差可变焦双液芯柱透镜”(普小云，孟伟东，夏燕，宋芳嬉)中国专利技术专利ZL201610436334.2[P]，并发表了“Doubleliquid-corecylindricallensutilizedtomeasureliquiddiffusioncoefficient”，(OpticsExpress,25(5):5626,2017)的学术论文。提出了三种基于液芯柱透镜焦平面成像法测量液相扩散系数的方法：“一种测量液相扩散系数的方法及装置”(李强，普小云，孙丽存，李宇)，中国专利技术专利ZL201110283339.3[P]，并发表了“用毛细管成像法测量液相扩散系数—等折射率薄层测量方法”(物理学报，62(9):094206，2013)的学术论文。为了提高液体折射率测量的分辨能力，并减小系统成像的球差，我们专利技术了“基于非对称液芯柱透镜精确测量液体折射率及液相扩散系数的方法”(孙丽存，普小云，孟伟东，李强)，中国专利技术专利201310412166.X[P]，并发表了“Asymmetricliquid-corecylindricallensusedtomeasureliquiddiffusioncoefficient”(AppliedOptics,55(8):2011-2017,2016)的学术论文；我们专利技术了只需要观察一个固定位置处的图像变化情况即可计算扩散系数的“一种基于液芯柱透镜等观察高度快速测量液相扩散系数的方法”(孟伟东，普小云，夏燕，陈艳)，中国专利技术专利ZL201611181307.1[P]，并发表了“基于双液芯柱透镜测量液相扩散系数-等观察高度测量法”(中国光学,38(1):0112002-1-7,2018)的学术论文。为了缩短测量时间，提高测量效率，我们专利技术了只需用一幅扩散图像即可快速测量不随浓度变化的液相扩散系数的方法“用液芯柱透镜的瞬时折射率空间分布测量液相扩散系数的方法”(孟伟东，普小云，孙丽存，杨瑞芬，翟影)，中国专利技术专利201410440938.5[P]，并发表了“Newmethodtomeasureliquiddiffusivitybyanalyzinganinstantaneousdiffusionimage”，(OpticsExpress，2015，23(18)，23155ˉ23166)的学术论文。三种新方法较传统方法有了明显的改进，但是无论用前面提到的哪一种方法测量不同温度的液相扩散系数时，需要调节实验条件达到所需实验温度，当前实验室采用空调进行温度的调节。使用空调进行温度调节时，会存在以下几个不足之处：1)空调温度调节范围有限，一般在15-40℃；2)空调的温度控制不够精确，误差在±1℃；3)使用空调调节室温时，需要对实验室进行保温处理，整个实验空间都保证相应实验温度，控制相对困难，实验成本较高；4)使用空调调节实验室温度时，进行高温实验，实验人员很难长时间进行实验；5)空调的体积较大，功率大，使用空调进行温度控制，会耗费大量电能，造成资源浪费。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置及控制方法，解决了传统空调控制温度范围有限的问题，解决了传统空调控制温度精度低的问题，解决了传统空调控制温度相应速度慢的问题。解决了温度整体变化不利于工作人员操作的问题。解决了温度控制耗能高的问题。该温度控制系统利用半导体制冷片和TCM系列数字温控模块结合PID算法设计了一种可用于液相扩散系数仪的温度控制方法及装置。该液相扩散系数测量仪温控装置在5℃—50℃范围内可实现精确控温，温控精度为±0.05℃；且具有体积小、价格便宜、升降温速度快、操作简单等特点。本专利技术采用的技术方案如下：一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置，包括测量箱体，测量箱体内设置有加热制冷装置，测量箱体设置有温度检测装置，温度检测装置信号连接有温控系统，温控系统通过电缆与加热制冷装置电连接。进一步地，本专利技术还公开了一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置的优选结构，所述测量箱体包括保温箱体，所述保温箱体的侧面设置有光线透视窗；保温箱体上设置有光线透视窗的内壁设置有液芯柱透镜。进一步地，所述加热制冷装置包括若干半导体制冷片，半导体制冷片的外侧设置有热传导装置；所述半导体制冷片与液芯柱透镜之间设置有导热装置。进一步地，所述温度检测装置为温度传感器，温度传感器通过电缆与温控系统相连接。进一步地，所述热传导装置为散热片；散热片通过导热材料与半导体制冷片相连；所述散热片上设置有散热风扇。进一步地，所述温控系统包括TCM数字温控模块，TCM数字温控模块通过电缆连接有计算机控制系统。进一步地，所述温度传感器通过信号输出线与TCM数字温控模块信号相连，所述半导体制冷片通过半导体制冷片电流输入线与TCM数字温控模块电连接。进一步地，所述TCM数字温控模块包括PID控制器，PID控制器通过调整电压来控制驱动半导体制冷片；PID控制器由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。进一步地，所述PID控制器中设置有PID参数自动整定模块，PID参数自动整定模块包括比例系数Kp自动整定模块、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置，其特征在于：包括测量箱体，测量箱体内设置有加热制冷装置，测量箱体设置有温度检测装置，温度检测装置信号连接有温控系统，温控系统通过电缆与加热制冷装置电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置，其特征在于：包括测量箱体，测量箱体内设置有加热制冷装置，测量箱体设置有温度检测装置，温度检测装置信号连接有温控系统，温控系统通过电缆与加热制冷装置电连接。


2.如权利要求1所述的一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置，其特征在于：所述测量箱体包括保温箱体(1)，所述保温箱体(1)的侧面设置有光线透视窗(2)；保温箱体(1)上设置有光线透视窗(2)的内壁设置有液芯柱透镜(3)。


3.如权利要求2所述的一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置，其特征在于：所述加热制冷装置包括若干半导体制冷片(4)，半导体制冷片(4)的外侧设置有热传导装置；所述半导体制冷片(4)与液芯柱透镜(3)之间设置有导热装置。


4.如权利要求3所述的一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置，其特征在于：所述温度检测装置为温度传感器(7)，温度传感器(7)通过电缆与温控系统相连接。


5.如权利要求1-4其中之一所述的一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置，其特征在于：所述热传导装置为散热片(10)；散热片(10)通过导热材料与半导体制冷片(4)相连；所述散热片(10)上设置有散热风扇(11)。


6.如权利要求5所述的一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置，其特征在于：所述温控系统包括TCM数字温控模块(8)，TCM数字温控模块(8)通过电缆连接有计算机控制系统(9)。


7.如权利要求6所述的一种液相扩散系数测量仪的温度控制装置，其特征在于：所述温度传感器(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟伟东，曹新飞，普小云，魏利，丹丽智，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南;53