專利名稱：用光電信號(hào)檢測(cè)透光物質(zhì)熱物性變化的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用光電轉(zhuǎn)換原理來(lái)檢測(cè)和判斷透光物質(zhì)的某些熱物性變化的裝置。
背景技術(shù)：
在真空凍結(jié)溶液的過(guò)程中，需要及時(shí)觀察到溶液的沸騰以及凝固過(guò)程，這對(duì)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(shí)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(duì)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(duì)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(cè)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(guò)觀測(cè)樣品溫度的變化來(lái)判斷是否發(fā)生這些熱物性的變化。這種方法雖然比較簡(jiǎn)單，但由于直接接觸樣品，對(duì)樣品的某些狀態(tài)變化會(huì)產(chǎn)生附加影響，同時(shí)當(dāng)樣品發(fā)生相變時(shí)，溫度保持不變，因此通常不能真實(shí)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(cè)出物體的熱流曲線，根據(jù)熱流的峰、谷位置，來(lái)判斷物體的相變點(diǎn)，但這種儀器價(jià)格昂貴、操作程序復(fù)雜，而且通常不能在線檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提出了一種采用光電信號(hào)檢測(cè)透光物質(zhì)熱物性狀態(tài)變化的裝置，其整體思路是利用光的折射原理，透視被檢測(cè)的透光物質(zhì)在狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，其吸光率的變化。采用的技術(shù)方案是將被檢測(cè)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(guò)可變電阻調(diào)節(jié)發(fā)光強(qiáng)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(duì)稱側(cè)的遮光罩內(nèi)安裝光敏元件。光透過(guò)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(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，光敏元件接受光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換后，由微機(jī)接受儲(chǔ)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(hào)檢測(cè)透光物質(zhì)熱物性變化的裝置，它包括光照裝置、透光容器和光電信號(hào)處理裝置。
透光容器的對(duì)稱兩側(cè)連接有密封圈，遮光罩的一端開(kāi)口其余面遮光密封，遮光罩的開(kāi)口端與密封圈通過(guò)螺栓連接，用螺母固定；光照裝置是在其中一個(gè)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(hào)處理裝置是在另一個(gè)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(jī)、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(guò)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(hào)，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(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。這是因?yàn)楫?dāng)溶液沸騰時(shí)，產(chǎn)生大量的氣泡，并使溶液劇烈振動(dòng)，光線發(fā)生散射；當(dāng)結(jié)晶時(shí)，光疏物質(zhì)變成光密物質(zhì)，光經(jīng)過(guò)不同介質(zhì)的界面時(shí)，會(huì)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(hào)的變化，該信號(hào)被采集并可通過(guò)微機(jī)進(jìn)行處理并顯示。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是1.非接觸測(cè)量；避免了由于檢測(cè)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(shí)狀態(tài)變化特性；2.在線測(cè)量；光線由發(fā)光元件發(fā)出，透過(guò)器皿及溶液，并由光敏元件接收轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，若溶液沸騰或結(jié)冰，光的透射率將會(huì)發(fā)生明顯的變化，以電信號(hào)的形式把這種變化及時(shí)地傳達(dá)給微機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)了在線測(cè)量；3.操作方便；用戶將待測(cè)透光溶液注入透光容器，放入用戶的試驗(yàn)裝置中，就能檢測(cè)。采樣和數(shù)據(jù)處理可通過(guò)預(yù)先編制的程序完成；4.反應(yīng)及時(shí)迅速；5.裝置小巧，造價(jià)低廉。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型加以詳細(xì)說(shuō)明。
附圖是本實(shí)用新型的整體結(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(jī)、14.顯示器。
具體實(shí)施方式
透光容器3采用有機(jī)玻璃制作成長(zhǎng)方體桶，遮光罩1用玻璃鋼制作，一端開(kāi)口其余面遮光密封，兩個(gè)密封圈4分別對(duì)稱安裝在透光容器3的兩側(cè)外壁，一個(gè)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(gè)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(jī)13、顯示器14連接；并分別將兩個(gè)遮光罩的開(kāi)口端放在兩個(gè)密封圈4上，遮光罩的開(kāi)口端與密封圈通過(guò)螺栓7連接，用螺母8固定。將被檢測(cè)透光溶液6裝入透光容器3，接通電源，光透過(guò)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(hào)，經(jīng)放大器11和模數(shù)轉(zhuǎn)換器12轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，由微機(jī)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(huì)發(fā)生明顯的變化，使光敏元件產(chǎn)生相應(yīng)的光電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換和微機(jī)處理后，可以及時(shí)判斷透光溶液的熱物性狀態(tài)。
本實(shí)用新型具有非接觸式測(cè)量、反應(yīng)及時(shí)迅速、小巧、造價(jià)低廉、操作方便等特點(diǎn)。可廣泛用于真空冷卻冷凍、低溫保藏過(guò)程中對(duì)一些透光物質(zhì)在發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)的檢測(cè)。
權(quán)利要求1.用光電信號(hào)檢測(cè)透光物質(zhì)熱物性變化的裝置，它包括光照裝置、透光容器和光電信號(hào)處理裝置。其特征在于A)透光容器的對(duì)稱兩側(cè)連接有密封圈，遮光罩的一端開(kāi)口其余面遮光密封，遮光罩的開(kāi)口端與密封圈通過(guò)螺栓連接，用螺母固定；B)光照裝置是在其中一個(gè)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(hào)處理裝置是在另一個(gè)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(jī)、顯示器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用光電信號(hào)檢測(cè)透光物質(zhì)熱物性變化的裝置，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。
專利摘要用光電信號(hào)檢測(cè)透光物質(zhì)熱物性變化的裝置，它包括光照裝置、透光容器和光電信號(hào)處理裝置。透光容器的對(duì)稱兩側(cè)連接有密封圈，遮光罩的一端開(kāi)口其余面遮光密封，遮光罩的開(kāi)口端與密封圈通過(guò)螺栓連接，用螺母固定；光照裝置是在其中一個(gè)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(hào)處理裝置是在另一個(gè)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(jī)、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。本實(shí)用新型具有非接觸式測(cè)量、反應(yīng)及時(shí)迅速、小巧、造價(jià)低廉、操作方便等特點(diǎn)?？蓮V泛用于真空冷卻冷凍、低溫保藏過(guò)程中對(duì)透光物質(zhì)狀態(tài)變化時(shí)的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N21/59GK2911671SQ20062004220
公開(kāi)日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者趙瑞, 陳兒同, 徐波, 林美英, 王婷 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)