專利名稱：帶有自動控制和記錄功能的金屬比熱測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量裝置，具體地說是一種帶有自動控制和記錄功能的金屬比熱測量裝置。
背景技術(shù)：
金屬比熱是一個重要的物理參數(shù)，目前多采用自然冷卻法來測量金屬比熱?，F(xiàn)有的測量裝置，一般用一個電壓表和熱電偶組成一個測溫單元，加熱器采用手工開關(guān)控制，另外再配一個計時器，溫度數(shù)據(jù)和時間數(shù)據(jù)采用人工逐點記錄，然后繪制時間-溫度曲線圖，這種測量方法的缺點是誤差大、記錄的數(shù)據(jù)稀疏、準(zhǔn)確性差；沒有自動控制單元，可能會導(dǎo)致樣品加熱過度；沒有自動記錄單元，測量速度慢、效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶有自動控制和記錄功能的金屬比熱測量裝置，本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種帶有自動控制和記錄功能的金屬比熱測量裝置，其特征在于它包括控制單元、加熱單元、測溫單元、顯示單元、輸入單元和通訊單元，所述控制單元接受輸入單元的信號，并對用來給金屬樣品進(jìn)行加熱的加熱單元進(jìn)行控制；測溫單元將金屬樣品的溫度信號傳送給控制單元；控制單元根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)對加熱單元進(jìn)行調(diào)整控制；通訊單元與控制單元雙向傳遞數(shù)據(jù)和指令，并可以與PC計算機通訊；控制單元將接收到的測溫單元的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，生成的測量數(shù)據(jù)，通過顯示單元將測量結(jié)果顯示出來。
本發(fā)明中，控制單元以單片機為控制核心，通過附加外圍電路驅(qū)動加熱單元、測溫單元、顯示單元、輸入單元、通訊單元等。在控制單元內(nèi)設(shè)有計時部分，在控制軟件的作用下，利用單片機內(nèi)部計時器進(jìn)行測量計時?？刂茊卧鶕?jù)設(shè)定溫度和測量的溫度，自動對加熱單元進(jìn)行調(diào)整控制。
加熱單元接受控制單元發(fā)出的控制指令，驅(qū)動繼電器工作，控制加熱器的接通或斷開，從而實現(xiàn)對金屬樣品進(jìn)行加熱等操作。在加熱過程中，可以利用半導(dǎo)體溫度傳感器進(jìn)行動態(tài)溫度補償，從而精確測量樣品溫差。具有自動溫度保護(hù)功能，防止對測量樣品過度加熱。
測溫單元中，利用K型熱電偶作為溫度傳感器對樣品進(jìn)行測溫；利用半導(dǎo)體溫度傳感器監(jiān)測環(huán)境溫度；利用程控放大器對熱電偶信號進(jìn)行放大和調(diào)理；利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器對放大的熱電偶信號進(jìn)行數(shù)字化處理，并將信號傳送給控制單元。
顯示單元將工作狀態(tài)、測量的數(shù)據(jù)和時間數(shù)據(jù)顯示在面板上，并提示操作步驟。顯示單元由LED，數(shù)碼管，譯碼驅(qū)動器等構(gòu)成。
輸入單元通過專用輸入鍵向控制單元發(fā)出指令。
測量數(shù)據(jù)保存在單片機的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。數(shù)據(jù)與有關(guān)通訊指令結(jié)合成數(shù)據(jù)包，通過通訊單元向PC計算機傳送。PC計算機將接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并以曲線方式顯示在屏幕上。PC計算機也可以通過通訊單元，向控制單元(單片機)發(fā)送控制指令，改變裝置的工作狀態(tài)。
本發(fā)明中，加熱單元、測溫單元中的測量傳感器和金屬樣品均安裝在可調(diào)節(jié)的移動支架上；該可調(diào)節(jié)的移動支架可以上下調(diào)節(jié)，前后移動，各單元間通過信號電纜相互連接。
本發(fā)明中測量過程的控制、檢測和數(shù)據(jù)的記錄，由以微電腦為控制核心的控制單元完成。利用微電腦及其外圍電路控制加熱單元的工作狀態(tài)；用微電腦及其外圍電路控制測溫單元。單片機計時器控制測量計時，實時對加熱過程進(jìn)行監(jiān)控，以避免過加熱現(xiàn)象發(fā)生?？梢宰詣幼x取和保存測量數(shù)據(jù)。具有雙向通訊接口，控制單元可以與PC計算機交換數(shù)據(jù)，控制單元可以接受PC計算機控制指令。PC計算機可以進(jìn)行曲線繪制和數(shù)據(jù)分析。此外，可以通過鍵盤修改控制參數(shù)改變控制單元工作狀態(tài)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)置了具有自動控制和數(shù)據(jù)記錄功能，結(jié)構(gòu)更為緊湊、可靠、穩(wěn)定，測量重復(fù)性好；它的優(yōu)點是誤差小、數(shù)據(jù)記錄間隔短、精度高；降低了人為干擾因素，自動繪制降溫曲線，工作強度低，能快速得到測量結(jié)果；主動進(jìn)行加熱保護(hù)、避免過加熱現(xiàn)象發(fā)生而導(dǎo)致?lián)p毀儀器和樣品。
四

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明控制程序流程圖；圖3是PC計算機與單片機信息交換控制流程圖。
五具體實施例方式
一種本發(fā)明所述的帶有自動控制和記錄功能的金屬比熱測量裝置，包括控制單元1、加熱單元2、測溫單元3、顯示單元4、輸入單元5和通訊單元6，控制單元1接受輸入單元5的信號，并對用來給金屬樣品進(jìn)行加熱的加熱單元2進(jìn)行控制；測溫單元3將金屬樣品的溫度信號傳送給控制單元1；控制單元1根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)對加熱單元2進(jìn)行調(diào)整控制；控制單元1通過顯示單元3將測量結(jié)果和時間顯示出來；控制單元1與通訊單元6可以雙向數(shù)據(jù)交換。
加熱單元2、測溫單元1中的測量傳感器和金屬樣品均安裝在可調(diào)節(jié)的移動支架上；該可調(diào)節(jié)的移動支架可以上下調(diào)節(jié)，前后移動，各單元間通過信號電纜相互連接。
測量金屬比熱時，首先通過輸入單元5的輸入鍵向控制單元1發(fā)出測量指令，進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化，根據(jù)需要進(jìn)行加熱溫度設(shè)置、計時設(shè)置、測量方式設(shè)置?？刂茊卧?對加熱單元2進(jìn)行加熱控制，加熱單元2接受控制單元1發(fā)出的控制指令，驅(qū)動繼電器工作，控制加熱器的接通或斷開，從而實現(xiàn)對金屬樣品進(jìn)行加熱等操作，在加熱過程中，可以利用半導(dǎo)體溫度傳感器進(jìn)行動態(tài)溫度補償。同時，測溫單元3利用K型熱電偶作為溫度傳感器對樣品進(jìn)行測溫；利用半導(dǎo)體溫度傳感器監(jiān)測環(huán)境溫度；利用程控放大器對熱電偶信號進(jìn)行放大和調(diào)理；利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器對放大的熱電偶信號進(jìn)行數(shù)字化處理，并將信號傳送給控制單元1?？刂茊卧?根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)對加熱單元2進(jìn)行調(diào)整控制。保存在控制單元1(單片機)中數(shù)據(jù)通過通訊單元6可以與PC計算機7進(jìn)行雙向通訊，PC計算機7將接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到金屬比熱，并以曲線方式顯示在屏幕上；可以通過PC計算機7向控制單元1發(fā)出有關(guān)控制指令，改變裝置的工作狀態(tài)。顯示單元4由LED、數(shù)碼管、譯碼驅(qū)動器等構(gòu)成；顯示單元4將工作狀態(tài)顯示在面板上，并提示操作步驟；同時，將測量得到的數(shù)據(jù)和時間數(shù)據(jù)顯示在面板上。
本發(fā)明在測量過程中，降低了人為干擾因素，自動繪制降溫曲線，工作強度低，能快速得到測量結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種帶有自動控制和記錄功能的金屬比熱測量裝置，其特征在于它包括控制單元(1)、加熱單元(2)、測溫單元(3)、顯示單元(4)、輸入單元(5)和通訊單元(6)，所述控制單元(1)接受輸入單元(5)的信號，并對用來給金屬樣品進(jìn)行加熱的加熱單元(2)進(jìn)行控制測溫單元(3)將金屬樣品的溫度信號傳送給控制單元(1)；控制單元(1)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)對加熱單元(2)進(jìn)行調(diào)整控制；通訊單元(6)與控制單元(1)雙向傳遞數(shù)據(jù)和指令；控制單元(1)將接收到的測溫單元(3)的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，生成的測量數(shù)據(jù)，通過顯示單元(4)將測量結(jié)果顯示出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自動控制和記錄功能的金屬比熱測量裝置，其特征在于所述測溫單元(3)包括作為溫度傳感器對金屬樣品進(jìn)行測溫的K型熱電偶、監(jiān)測環(huán)境溫度的半導(dǎo)體溫度傳感器、對熱電偶信號進(jìn)行放大和調(diào)理的程控放大器、對放大的熱電偶信號進(jìn)行數(shù)字化處理的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自動控制和記錄功能的金屬比熱測量裝置，其特征在于加熱單元(2)、測溫單元(3)和金屬樣品均安裝在可調(diào)節(jié)的移動支架上；該可調(diào)節(jié)的移動支架可以上下調(diào)節(jié)，前后移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自動控制和記錄功能的金屬比熱測量裝置，其特征在于在加熱單元(2)中設(shè)有超溫保護(hù)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自動控制和記錄功能的金屬比熱測量裝置，其特征在于輸入單元(5)設(shè)有修改控制參數(shù)的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自動控制和記錄功能的金屬比熱測量裝置，其特征在于，通訊單元(6)與PC計算機(7)雙向傳遞數(shù)據(jù)和控制指令。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有自動控制和記錄功能的金屬比熱測量裝置，包括控制單元、加熱單元、測溫單元、顯示單元、輸入單元和通訊單元，控制單元接受輸入單元的信號，并對用來給金屬樣品進(jìn)行加熱的加熱單元進(jìn)行控制；測溫單元將金屬樣品的溫度信號傳送給控制單元；控制單元根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)對加熱單元進(jìn)行調(diào)螯控制；控制單元通過顯示單元將測量結(jié)果和時間顯示出來；控制單元與通訊單元可以雙向數(shù)據(jù)交換，并通過通訊單元與PC計算機交換數(shù)據(jù)和指令。本發(fā)明誤差小、精度高；可自動繪制降溫曲線，快速得到測量結(jié)果，勞動強度低。它特別適用于物理實驗中用來測量金屬比熱。
文檔編號G01N25/20GK1818628SQ200610038919
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者周惠君, 胡利群, 龔國斌, 潘元勝 申請人:南京大學(xué)