專利名稱:用光電信號檢測透光物質(zhì)熱物性變化的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種采用光電轉(zhuǎn)換原理來檢測和判斷透光物質(zhì)的某些熱物性變化的系統(tǒng)。
背景技術(shù):
在真空凍結(jié)溶液的過程中,需要及時觀察到溶液的沸騰以及凝固過程,這對提高凍結(jié)溶液的品質(zhì)很有幫助;在食品冷凍冷藏中,及時獲取食品的凍結(jié)狀態(tài),以防止不必要的凍傷;在低溫生物保存中,冰晶生成的形態(tài)對生物樣品的低溫保存效果具有關(guān)鍵的影響,掌握抗凍劑的種類與濃度以及降溫速率等對生成冰晶形態(tài)的關(guān)系,以利于有效地進(jìn)行生物樣品的低溫保存。目前,檢測溶液熱物性狀態(tài)變化的方法是在樣品中放置熱電偶,通過觀測樣品溫度的變化來判斷是否發(fā)生這些熱物性的變化。這種方法雖然比較簡單,但由于直接接觸樣品,對樣品的某些狀態(tài)變化會產(chǎn)生附加影響,同時當(dāng)樣品發(fā)生相變時,溫度保持不變,因此通常不能真實反映樣品的狀態(tài)變化特性。也有采用熱分析儀器,如差示掃描量熱儀(DSC),它可以測出物體的熱流曲線,根據(jù)熱流的峰、谷位置,來判斷物體的相變點,但這種儀器價格昂貴、操作程序復(fù)雜,而且通常不能在線檢測。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種采用光電信號檢測透光物質(zhì)熱物性狀態(tài)變化的系統(tǒng),其整體思路是利用光的折射原理,透視被檢測的透光物質(zhì)在狀態(tài)發(fā)生變化時,其吸光率的變化。采用的技術(shù)方案是將被檢測的透光溶液裝入透光容器,為保證光源穩(wěn)定,采用高穩(wěn)定度的電源與發(fā)光元件相連,并可根據(jù)要求,通過可變電阻調(diào)節(jié)發(fā)光強度。在透光容器一側(cè)的遮光罩內(nèi)安裝發(fā)光元件,透光容器的對稱側(cè)的遮光罩內(nèi)安裝光敏元件。光透過透光容器壁及溶液,由光敏元件接收,若透光溶液發(fā)生狀態(tài)變化(如沸騰或結(jié)冰),光的透射率將會發(fā)生相應(yīng)的變化,光敏元件接受光信號,并將光信號轉(zhuǎn)化成電信號,經(jīng)信號放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換后,由微機接受儲存,經(jīng)處理后輸出數(shù)據(jù)或曲線,即可得到透光物質(zhì)熱物性變化的信息。
用光電信號檢測透光物質(zhì)熱物性變化的系統(tǒng),它包括光照裝置、透光容器和光電信號處理裝置。
透光容器的對稱兩側(cè)連接有密封圈,遮光罩的一端開口其余面遮光密封,遮光罩的開口端與密封圈通過螺栓連接,用螺母固定;
光照裝置是在其中一個遮光罩內(nèi)安裝發(fā)光元件,發(fā)光元件的引腳伸出遮光罩,依次與可變電阻和穩(wěn)壓電源連接;光電信號處理裝置是在另一個遮光罩內(nèi)安裝光敏元件,光敏元件的引腳伸出遮光罩,依次與放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微機、顯示器連接;透光容器除光路部分透光外,其它部分均不透光,其內(nèi)可存放透光溶液。
透光容器采用透明物質(zhì)的材料制作,可以是圓柱體或方柱體等;遮光罩用金屬或合成材料等制作,形狀不限,主要起遮光與定位作用。光透過透光容器壁及透光溶液,由光敏元件接受并轉(zhuǎn)化成電信號,被采集器接收。若透光溶液發(fā)生狀態(tài)變化(如沸騰或結(jié)冰),光的透射率將會發(fā)生相應(yīng)的變化。這是因為當(dāng)溶液沸騰時,產(chǎn)生大量的氣泡,并使溶液劇烈振動,光線發(fā)生散射;當(dāng)結(jié)晶時,光疏物質(zhì)變成光密物質(zhì),光經(jīng)過不同介質(zhì)的界面時,會發(fā)生折射和反射,由斯奈爾定理可知光的反射率增大,透射率減小,從而使光敏元件產(chǎn)生相應(yīng)的光電信號的變化,該信號被采集并可通過微機進(jìn)行處理并顯示。
本發(fā)明的特點是1.非接觸測量;避免了由于檢測元件的接觸使某些透光溶液狀態(tài)變化產(chǎn)生附加的影響,能夠反映透光溶液的真實狀態(tài)變化特性;2.在線測量;光線由發(fā)光元件發(fā)出,透過器皿及溶液,并由光敏元件接收轉(zhuǎn)化成電信號,若溶液沸騰或結(jié)冰,光的透射率將會發(fā)生明顯的變化,以電信號的形式把這種變化及時地傳達(dá)給微機,從而實現(xiàn)了在線測量;3.操作方便;用戶將待測透光溶液注入透光容器,放入用戶的試驗裝置中,就能檢測。采樣和數(shù)據(jù)處理可通過預(yù)先編制的程序完成;4.反應(yīng)及時迅速;5.裝置小巧,造價低廉。
以下結(jié)合附圖
和實施例對本發(fā)明加以詳細(xì)說明。
附圖是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖;1.遮光罩、2.發(fā)光元件、3.透光容器、4.密封圈、5.光敏元件、6.透光溶液、7.螺栓、8.螺母。9.穩(wěn)壓電源、10.可變電阻、11.放大器、12.模數(shù)轉(zhuǎn)換器、13.微機、14.顯示器。
具體實施例方式
透光容器3采用有機玻璃制作成長方體桶,遮光罩1用玻璃鋼制作,一端開口其余面遮光密封,兩個密封圈4分別對稱安裝在透光容器3的兩側(cè)外壁,一個遮光罩1內(nèi)安裝發(fā)光元件2,發(fā)光元件的引腳伸出遮光罩,依次與可變電阻10和穩(wěn)壓電源9連接;另一個遮光罩1內(nèi)安裝光敏元件5,光敏元件的引腳伸出遮光罩,依次與放大器11、模數(shù)轉(zhuǎn)換器12、微機13、顯示器14連接;并分別將兩個遮光罩放在兩個密封圈4上,遮光罩的開口端與密封圈通過螺栓7連接,用螺母8固定。將被檢測透光溶液6裝入透光容器3,接通電源,光透過透光容器壁及透光溶液6,由光敏元件5接收并轉(zhuǎn)化成電信號,經(jīng)放大器11和模數(shù)轉(zhuǎn)換器12轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后,由微機13處理,并將結(jié)果在顯示器14上顯示。若透光溶液發(fā)生狀態(tài)變化(如沸騰或結(jié)冰),光的透射率將會發(fā)生明顯的變化,使光敏元件產(chǎn)生相應(yīng)的光電信號,該信號經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換和微機處理后,可以及時判斷透光溶液的熱物性狀態(tài)。
本發(fā)明具有非接觸式測量、反應(yīng)及時迅速、小巧、造價低廉、操作方便等特點??蓮V泛用于真空冷卻冷凍、低溫保藏過程中對一些透光物質(zhì)在發(fā)生狀態(tài)變化時的檢測。
權(quán)利要求
1.用光電信號檢測透光物質(zhì)熱物性變化的系統(tǒng),它包括光照裝置、透光容器和光電信號處理裝置。其特征在于A)透光容器的對稱兩側(cè)連接有密封圈,遮光罩的一端開口其余面遮光密封,遮光罩的開口端與密封圈通過螺栓連接,用螺母固定;B)光照裝置是在其中一個遮光罩內(nèi)安裝發(fā)光元件,發(fā)光元件的引腳伸出遮光罩,依次與可變電阻和穩(wěn)壓電源連接;C)光電信號處理裝置是在另一個遮光罩內(nèi)安裝光敏元件,光敏元件的引腳伸出遮光罩,依次與放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微機、顯示器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用光電信號檢測透光物質(zhì)熱物性變化的系統(tǒng),其特征在于透光容器除光路部分透光外,其它部分均不透光。
全文摘要
用光電信號檢測透光物質(zhì)熱物性變化的系統(tǒng),它包括光照裝置、透光容器和光電信號處理裝置。透光容器的對稱兩側(cè)連接有密封圈,遮光罩的一端開口其余面遮光密封,遮光罩的開口端與密封圈通過螺栓連接,用螺母固定;光照裝置是在其中一個遮光罩內(nèi)安裝發(fā)光元件,發(fā)光元件的引腳伸出遮光罩,依次與可變電阻和穩(wěn)壓電源連接;光電信號處理裝置是在另一個遮光罩內(nèi)安裝光敏元件,光敏元件的引腳伸出遮光罩,依次與放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微機、顯示器連接;透光容器除光路部分透光外,其它部分均不透光。本發(fā)明具有非接觸式測量、反應(yīng)及時迅速、小巧、造價低廉、操作方便等特點??蓮V泛用于真空冷卻冷凍、低溫保藏過程中對透光物質(zhì)狀態(tài)變化時的檢測。
文檔編號G01N21/59GK101082578SQ200610027100
公開日2007年12月5日 申請日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者陳兒同, 趙瑞, 徐波, 林美英, 王婷 申請人:上海理工大學(xué)