技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于量熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種量熱裝置，特別是一種基于惠斯登電橋的自組型量熱裝置，將電學(xué)中惠斯登電橋原理應(yīng)用到化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的量熱裝置中。

背景技術(shù)：
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放熱反應(yīng)摩爾焓變是化學(xué)反應(yīng)的一個(gè)重要參數(shù)，目前很多放熱反應(yīng)摩爾焓變的數(shù)據(jù)都是未知的，根據(jù)換熱流體的流量和溫度變化等測(cè)量參數(shù)就可計(jì)算出放熱反應(yīng)摩爾焓變，而當(dāng)其他條件相同時(shí)，只需測(cè)量出反應(yīng)的溫度變化就可間接地研究化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)了。由于實(shí)驗(yàn)測(cè)量的熱效應(yīng)與實(shí)際值相差較大，為了獲取準(zhǔn)確的反應(yīng)溫度數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)一種可靠、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的量熱裝置，能夠測(cè)量反應(yīng)放熱過(guò)程中液體的溫度，并要求量熱裝置絕熱性好，熱損失小，在測(cè)量前需溫度校正，同時(shí)還需溫度補(bǔ)償來(lái)抵消環(huán)境溫度波動(dòng)對(duì)溫度測(cè)量系統(tǒng)的影響，這樣才能提高測(cè)量的精度和穩(wěn)定性，保證較好的實(shí)驗(yàn)效果。

自從hirobe提出量熱裝置的概念以來(lái)，量熱技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前，應(yīng)用較為廣泛的量熱裝置主要有注入式量熱計(jì)、溫度滴定量熱計(jì)、熱導(dǎo)式量熱計(jì)和等速流動(dòng)量熱計(jì)，從測(cè)量原理上又可以分為溫差式量熱計(jì)和補(bǔ)償型量熱計(jì)，其中，注入式量熱計(jì)既可以是溫差型的也可以是補(bǔ)償型的，溫度滴定量熱計(jì)和等速流動(dòng)量熱計(jì)均為溫差型，熱導(dǎo)式量熱計(jì)為補(bǔ)償型。中國(guó)專利cn205049262公開(kāi)了一種熱量的測(cè)量裝置，具體涉及一種臨界溫度液體混合過(guò)程過(guò)量焓的變溫補(bǔ)償量熱裝置，具有一定的局限性；中國(guó)專利cn204694657描述了一個(gè)材料熱分析的微型量熱儀，其僅設(shè)置有一個(gè)被測(cè)樣品平臺(tái)，并且能實(shí)現(xiàn)熱流變化曲線繪制，但其設(shè)置復(fù)雜且成本較高。綜上所述，現(xiàn)有的量熱裝置由于各方面條件的限制，因此存在著精確度低、信號(hào)輸出的穩(wěn)定性差、成本高等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種基于惠斯登電橋的具有溫度校正和溫度補(bǔ)償功能的自組型量熱裝置，用于測(cè)試微量化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中熱效應(yīng)，即溫度微量變化的數(shù)據(jù)。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中溫度補(bǔ)償型量熱裝置。本發(fā)明旨在解決兩個(gè)主要難點(diǎn)問(wèn)題：(1)反應(yīng)裝置絕熱性能差。(2)恒溫體系溫度變化幅度小，溫度測(cè)試的準(zhǔn)確性和精確度難于保證。本發(fā)明合理得設(shè)計(jì)了自組型惠斯登電橋裝置，還有放大器、a/d轉(zhuǎn)換器和記錄儀，確保了量熱過(guò)程的準(zhǔn)確性、精確性和穩(wěn)定性等。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括自組型惠斯登電橋裝置、放大器、轉(zhuǎn)換器和記錄儀，自組型惠斯登電橋裝置、放大器、轉(zhuǎn)換器和記錄儀順序依次電連接，自組型惠斯登電橋裝置包括惠斯登電橋、參比柱和樣品柱，其中參比柱和樣品柱的結(jié)構(gòu)相同，均包括加料管、隔熱帽、保溫棉和反應(yīng)容器，反應(yīng)容器的外側(cè)緊密包裹保溫棉，反應(yīng)容器的頂端蓋有與其配合使用的隔熱帽，以保證絕熱性良好，減小化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的熱損失，隔熱帽上插有加料管，通過(guò)加料管向反應(yīng)容器內(nèi)加入試劑；惠斯登電橋包括第一熱敏電阻、第二熱敏電阻、固定電阻、滑動(dòng)變阻器和檢流計(jì)，固定電阻的電阻值在滑動(dòng)變阻器電阻變化范圍內(nèi)，第一熱敏電阻和第二熱敏電阻的結(jié)構(gòu)性質(zhì)相同，第一熱敏電阻和第二熱敏電阻分別安裝在參比柱和樣品柱的反應(yīng)容器內(nèi)，用于感應(yīng)參比柱和樣品柱中的溫度變化，達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)墓δ埽还潭娮韬偷谝粺崦綦娮璐?lián)，滑動(dòng)變阻器和第二熱敏電阻串聯(lián)，兩個(gè)串聯(lián)電路并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器用于溫度校正，惠斯登電橋的b端和d端之間設(shè)有檢流計(jì),用于檢測(cè)惠斯登電橋是否平衡或者所在支路有無(wú)電流。

本發(fā)明的工作原理為：在化學(xué)反應(yīng)量熱前，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)校準(zhǔn)溫度基線，溫度校正后再反應(yīng)量熱，當(dāng)參比柱和樣品柱中反應(yīng)一樣時(shí)，惠斯登電橋平衡，檢流計(jì)檢測(cè)不出電流或者電流很小可忽略不計(jì)；當(dāng)參比柱和樣品柱反應(yīng)有差別時(shí)，即當(dāng)參比柱和樣品柱中的溫度有偏差時(shí)，檢流計(jì)測(cè)出溫差，并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)輸出，輸出的電流信號(hào)經(jīng)放大器放大后，再經(jīng)轉(zhuǎn)換器整理后輸出并由記錄儀記錄，得到所需要的化學(xué)反應(yīng)的量熱數(shù)據(jù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是樣品柱和參比柱的結(jié)構(gòu)確保了其保溫性能良好，熱損失??；二是利用惠斯登電橋上的滑動(dòng)變阻器在測(cè)量前進(jìn)行溫度校正，大大提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性；三是利用結(jié)構(gòu)相同的樣品柱和參比柱并結(jié)合惠斯登電橋，消除了環(huán)境溫度波動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，使測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性提高；四是利用放大器使流經(jīng)惠斯登電橋的電流保持在一個(gè)很小的變化范圍內(nèi)，不僅擴(kuò)展了量程，還提高其測(cè)量的精確度與靈敏度；五是僅對(duì)惠斯登電橋增加反應(yīng)柱、放大器、a/d轉(zhuǎn)換器和記錄儀，這比許多量熱儀操作要簡(jiǎn)便而且成本較低，同時(shí)也使輸出信號(hào)的穩(wěn)定性大大地提高了；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，測(cè)量數(shù)據(jù)精確，成本低，同時(shí)具有溫度校正、溫度補(bǔ)償和數(shù)據(jù)記錄等功能。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明所述自組型惠斯登電橋裝置的主體結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖，其中c為自組型惠斯登電橋裝置，d.a為放大器，a/d為轉(zhuǎn)換器，c.o為總輸出，r.d為記錄儀。

具體實(shí)施方式：

下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)敘述。

實(shí)施例：

本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)包括自組型惠斯登電橋裝置c、放大器d.a、轉(zhuǎn)換器a/d和記錄儀r.d，自組型惠斯登電橋裝置c、放大器d.a、轉(zhuǎn)換器a/d和記錄儀r.d順序依次電連接，自組型惠斯登電橋裝置c包括惠斯登電橋、參比柱和樣品柱，其中參比柱和樣品柱的結(jié)構(gòu)相同，均包括加料管1、隔熱帽2、保溫棉3和反應(yīng)容器4，反應(yīng)容器4的外側(cè)緊密包裹保溫棉3，反應(yīng)容器4的頂端蓋有與其配合使用的隔熱帽2，以保證絕熱性良好，減小化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的熱損失，隔熱帽2上插有加料管1，通過(guò)加料管1向反應(yīng)容器4內(nèi)加入試劑；惠斯登電橋包括第一熱敏電阻r2、第二熱敏電阻r4、固定電阻r1、滑動(dòng)變阻器r3和檢流計(jì)g，固定電阻r1具有特定電阻值(具體電阻值為在滑動(dòng)變阻器r3范圍內(nèi)即可)，第一熱敏電阻r2和第二熱敏電阻r4的結(jié)構(gòu)性質(zhì)相同，第一熱敏電阻r2和第二熱敏電阻r4分別安裝在參比柱和樣品柱的反應(yīng)容器4內(nèi)，用于感應(yīng)參比柱和樣品柱中的溫度變化，達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)墓δ埽还潭娮鑢1和第一熱敏電阻r2串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器r3和第二熱敏電阻r4串聯(lián)，兩個(gè)串聯(lián)電路并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器r3用于溫度校正，惠斯登電橋的b端和d端之間設(shè)有檢流計(jì)g,用于檢測(cè)惠斯登電橋是否平衡或者所在支路有無(wú)電流。

本實(shí)施例的工作過(guò)程為：在化學(xué)反應(yīng)量熱前，先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器r3來(lái)校準(zhǔn)溫度基線，使惠斯登電橋平衡，起到溫度校正的作用；溫度校正后進(jìn)行反應(yīng)量熱，當(dāng)參比柱和樣品柱中反應(yīng)一樣時(shí)，惠斯登電橋幾乎平衡，檢流計(jì)g檢測(cè)不出電流或者電流很小可忽略不計(jì)；而當(dāng)參比柱和樣品柱反應(yīng)有差別時(shí)，在樣品柱中加入酶溶液，而同時(shí)參比柱加入同體積的蒸餾水或者沒(méi)有活性的酶溶液時(shí)，此時(shí)檢流計(jì)g檢測(cè)出的電流信號(hào)是其有活性的酶溶液參與催化反應(yīng)放熱所導(dǎo)致的，其測(cè)量值就是酶催化反應(yīng)的熱效應(yīng)，不僅消除環(huán)境溫度波動(dòng)對(duì)測(cè)量的影響，也避免加入試劑時(shí)溶液擴(kuò)散時(shí)溫度變化對(duì)測(cè)量的影響，起溫度補(bǔ)償?shù)淖饔茫粰z流計(jì)g輸出的電流信號(hào)輸出的電流信號(hào)經(jīng)放大器d.a放大后，再經(jīng)轉(zhuǎn)換器a/d整理后輸出并由記錄儀r.d記錄，得到所需要的化學(xué)反應(yīng)的量熱數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例利用放大器d.a能保持在一個(gè)很小的變化范圍內(nèi)，不僅擴(kuò)展量程，還大大地提高了其測(cè)量的精確度與靈敏度；轉(zhuǎn)換器a/d將如電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出，記錄儀r.d再將數(shù)字信號(hào)存貯顯示出來(lái)，使輸出信號(hào)的穩(wěn)定性大大地提高，也便于分析測(cè)定的結(jié)果，同時(shí)，此裝置基本能滿足多種測(cè)量狀態(tài)下(如液-液、液-固等反應(yīng))的需求。