專利名稱：冰點儀的冰點溫度測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度測量裝置。特別是涉及一種能夠室溫條件下對溶液冰點進(jìn)行精 確測量，重復(fù)可靠性強(qiáng)的冰點儀的冰點溫度測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
醫(yī)藥領(lǐng)域尤其是制作注射劑等藥物制劑必須考慮其滲透壓摩爾濃度，過高或過低的 滲透壓摩爾濃度會導(dǎo)致人體細(xì)胞干死或細(xì)胞壁破裂等嚴(yán)重后果，而溶液冰點下降值與溶 液的滲透壓摩爾濃度成比。任何溶液如果其單位體積所溶解的顆?？倲?shù)相同，則引起溶 液冰點下降的值也相同，溶液的這個性質(zhì)只取決于溶液中溶質(zhì)分子的含量而與溶質(zhì)的種 類無關(guān)，因此可以通過測量溶液的冰點下降值可以算出對應(yīng)溶液的滲透壓摩爾濃度。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠室溫條件下對溶液冰點進(jìn)行精確測量， 重復(fù)可靠性強(qiáng)的冰點儀的冰點溫度測量系統(tǒng)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種冰點儀的冰點溫度測量系統(tǒng)，包括有制冷裝置、 制冷裝置溫度采集單元、樣品溫度采集單元、以及制冷溫度控制單元，所述的制冷裝置 溫度采集單元和樣品溫度采集單元的信號輸入端分別連接制冷裝置，而信號輸出端分別連接制冷溫度控制單元。所述的制冷裝置包括有與制冷溫度控制單元相連的制冷器，與制冷器相連的銅塊和 設(shè)置在銅塊內(nèi)的冰點儀的冰點樣品。所述的制冷裝置溫度采集單元是由與銅塊相連的熱敏電阻構(gòu)成，所述的熱敏電阻的 另一端與制冷溫度控制單元相連。所述的樣品溫度采集單元包括有與冰點儀的冰點樣品相連的樣品溫度采集電路，和 與樣品溫度采集電路相連的濾波電路，所述的濾波電路的輸出端與制冷溫度控制單元相 連。所述的制冷溫度控制單元包括有與制冷裝置中的銅塊相連的溫度傳感器，與溫度傳 感器的信號輸出端相連的控制芯片，與控制芯片相連的分壓及電壓比較電路，所述的控 制芯片還連接樣品溫度釆集單元的輸出端，所述的分壓及電壓比較電路的輸出端連接制 冷裝置中的制冷器，分壓及電壓比較電路的信號輸入端還連接制冷裝置溫度采集單元。本發(fā)明的冰點儀的冰點溫度測量系統(tǒng)，通過測量溶液的冰點，進(jìn)而得到溶液的滲透 壓摩爾濃度，能夠在室溫條件下對溶液冰點進(jìn)行精確測量，重復(fù)可靠性強(qiáng)。本發(fā)明的測量分辨力高，可達(dá)到o.oorc;測量范圍大，-6 o°c，對應(yīng)滲透壓摩爾濃度為o~3000m0Sraol/kgH20;在標(biāo)定樣品溫度傳感器過程中，釆用擬合指數(shù)曲線的方法，使溫度測 量結(jié)果更加準(zhǔn)確。


圖l是本發(fā)明的整體框圖；圖2是樣品溫度采集單元的電路原理圖；圖3是分壓及電壓比較電路的電路原理圖；圖4是控制芯片的外圍電路原理圖；圖5是結(jié)冰曲線示意圖。其中1:制冷裝置11:制冷器12:銅塊13:冰點儀的冰點樣品2:制冷裝置溫度采集單元3:樣品溫度采集單元31:樣品溫度采集電路32:濾波電路4:制冷溫度控制單元41:溫度傳感器42:控制芯片43:分壓及電壓比較電路具體實施方式
下面結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明的冰點儀的冰點溫度測量系統(tǒng)做出詳細(xì)說明。如圖l所示，本發(fā)明的冰點儀的冰點溫度測量系統(tǒng)，包括有制冷裝置l、制冷裝置溫度采集單元2、樣品溫度采集單元3、以及制冷溫度控制單元4，所述的制冷裝置溫度 采集單元2和樣品溫度采集單元3的信號輸入端分別連接制冷裝置1，而信號輸出端分別 連接制冷溫度控制單元4。其中，所述的制冷裝置1包括有與制冷溫度控制單元4相連的半導(dǎo)體制冷器11，與 制冷器11相連的銅塊12和設(shè)置在銅塊12內(nèi)的冰點儀的冰點樣品13。半導(dǎo)體制冷器11 是采用型號為TEC1-07106的半導(dǎo)體制冷片，是由中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所生 產(chǎn)。所述的銅塊12的背面緊貼制冷器片的冷面。所述的制冷裝置溫度采集單元2是由與銅塊12相連的熱敏電阻R' x構(gòu)成，所述的 熱敏電阻R' x的另一端與制冷溫度控制單元4相連。所述的樣品溫度采集單元3包括有與冰點儀的冰點樣品13相連的樣品溫度采集電路 31，和與樣品溫度采集電路31相連的濾波電路32，所述的濾波電路32的輸出端與制冷 溫度控制單元4相連。樣品溫度采集單元的電路原理如圖2所示，把樣品溫度傳感器Rx置于被測樣品溶液 中，樣品溫度傳感器Rx把溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號，信號經(jīng)過濾波以模擬量的形式到輸出 端b與控制芯片42的信號輸入端相連。樣品溫度傳感器Rx采用美國SENSOR公司的負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，其具體型號為SP60A202051/2。該型號的熱敏電阻采用玻璃封裝形式， 因此能夠檢測液體溫度，其探頭頂部直徑為0. 06英寸(1.52毫米)，在25攝氏度時的 標(biāo)準(zhǔn)阻值為2000歐姆，誤差為±5%。所述的制冷溫度控制單元4包括有與制冷裝置1中的銅塊12相連的溫度傳感器41， 與溫度傳感器41的信號輸出端相連的控制芯片42，與控制芯片42相連的分壓及電壓比 較電路43，所述的控制芯片42還連接樣品溫度采集單元3中的濾波電路32的輸出端b， 所述的分壓及電壓比較電路43的輸出端連接制冷裝置1中的制冷器ll，分壓及電壓比較 電路43的信號輸入端還連接制冷裝置溫度采集單元2，即熱敏電阻R' x。制冷溫度測量部分采用的是型號為DS18B20的溫度傳感器，將DS18B20貼在用于制 冷的銅塊12上，它就會將溫度信號以數(shù)字形式送入控制芯片MSC1210;如圖3所示，作為制冷裝置溫度采集單元2的負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻R' x附著在制 冷銅塊12上，并將熱敏電阻R' x連入分壓電路和由控制芯片MSC1210控制的電壓比較 電路中，當(dāng)銅塊12溫度高于設(shè)定值時，熱敏電阻R' x分壓變小，比較電路給半導(dǎo)體制 冷器11通電，開始制冷，銅塊12溫度低于設(shè)定溫度時，半導(dǎo)體制冷器ll斷電，制冷停 止。冰點儀工作在三個溫度狀態(tài)，第一個溫度狀態(tài)是待機(jī)狀態(tài)，即室溫狀態(tài)，在此狀態(tài) 下溫度設(shè)定值較高，制冷器無需工作，參考電壓值設(shè)定較低。第二個溫度狀態(tài)是制冷狀 態(tài)，即儀器處于工作過程中，溫度設(shè)定值在-7'C左右，參考電壓值應(yīng)設(shè)定較高。第三個 溫度狀態(tài)是準(zhǔn)備狀態(tài)，溫度設(shè)定在3'C左右，在此狀態(tài)下，儀器可以快速進(jìn)入工作狀態(tài)溫 度，而無需等待較長時間，參考電壓應(yīng)設(shè)定在此溫度下熱敏電阻的分壓值。對應(yīng)與儀器 的三個狀態(tài)，設(shè)計了三組分壓電路，如圖3所示，CD4052為一個多路選擇器，通過由控 制芯片42對CD4052的A管腳和B管腳的電平控制，來選擇X與xX (x=0， 1， 2)相通， 每個xX都接一種狀態(tài)對應(yīng)的參考電壓，通過這種方法，制芯片42可以控制儀器工作狀 態(tài)的快速轉(zhuǎn)換。控制芯片42的外圍電路連接如圖4所示。下面結(jié)合圖5說明本發(fā)明的工作原理當(dāng)系統(tǒng)剛開始工作時，銅塊的溫度為室溫，熱敏電阻和控制芯片MSC1210通過電壓 比較電路控制半導(dǎo)體制冷器制冷，銅塊溫度開始下降，待須!l溶液的溫度也隨之下降(圖'2 中AC段)；當(dāng)溫度下降到-7'C左右時(圖2中C點)，雖然溫度早已低于溶液冰點，但 溶液并未結(jié)冰；此時對溶液施加擾動，溶液會立即結(jié)冰，由于結(jié)晶放熱，溶液溫度會迅 速上升(圖2中CD段)，在溶液的結(jié)冰過程中溫度保持不變(圖2中DE段)，此時溫 度即為溶液冰點，待溶液全部結(jié)冰后，溫度再次開始下降(E點之后)；控制控制芯片 MSC1210時刻采集濾波后的模擬電壓值，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，當(dāng)電壓有明顯跳變并在跳變后 電壓值較長時間保持不變(5秒內(nèi)變化不超過0.01mV)，即認(rèn)為溶液已經(jīng)開始結(jié)冰，采 集到的電壓值為溶液冰點對應(yīng)的電壓值，再通過己知的電壓和溫度關(guān)系，得到溶液冰點值。在制冷過程中，控制芯片MSC1210通過溫度傳感器DS18B20實時監(jiān)視制冷銅塊溫度， 溫度長時間達(dá)不到-7'C，可進(jìn)行系統(tǒng)報警。
權(quán)利要求
1.一種冰點儀的冰點溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，包括有制冷裝置(1)、制冷裝置溫度采集單元(2)、樣品溫度采集單元(3)、以及制冷溫度控制單元(4)，所述的制冷裝置溫度采集單元(2)和樣品溫度采集單元(3)的信號輸入端分別連接制冷裝置(1)，而信號輸出端分別連接制冷溫度控制單元(4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冰點儀的冰點溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的制冷裝 置(1)包括有與制冷溫度控制單元(4)相連的制冷器(11)，與制冷器(11)相連的 銅塊(12)和設(shè)置在銅塊(12)內(nèi)的冰點儀的冰點樣品(13)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冰點儀的冰點溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的制 冷裝置溫度釆集單元(2)是由與銅塊(12)相連的熱敏電阻構(gòu)成，所述的熱敏電阻的另 一端與制冷溫度控制單元(4)相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冰點儀的冰點溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的樣 品溫度采集單元(3)包括有與冰點儀的冰點樣品(13)相連的樣品溫度采集電路(31)， 和與樣品溫度采集電路(31)相連的濾波電路(32)，所述的濾波電路(32)的輸出端 與制冷溫度控制單元(4)相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的冰點儀的冰點溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述 的制冷溫度控制單元(4)包括有與制冷裝置(1)中的銅塊(12)相連的溫度傳感器(41)， 與溫度傳感器(41)的信號輸出端相連的控制芯片(42)，與控制芯片(42)相連的分 壓及電壓比較電路(43)，所述的控制芯片(42)還連接樣品溫度采集單元(3)的輸出 端，所述的分壓及電壓比較電路(43)的輸出端連接制冷裝置(1)中的制冷器(11)， 分壓及電壓比較電路(43)的信號輸入端還連接制冷裝置溫度采集單元(2)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種冰點儀的冰點溫度測量系統(tǒng)，包括有制冷裝置、制冷裝置溫度采集單元、樣品溫度采集單元、以及制冷溫度控制單元，所述的制冷裝置溫度采集單元和樣品溫度采集單元的信號輸入端分別連接制冷裝置，而信號輸出端分別連接制冷溫度控制單元。制冷裝置包括有與制冷溫度控制單元相連的制冷器，與制冷器相連的銅塊和設(shè)置在銅塊內(nèi)的冰點儀的冰點樣品。本發(fā)明通過測量溶液的冰點，進(jìn)而得到溶液的滲透壓摩爾濃度，能夠在室溫條件下對溶液冰點進(jìn)行精確測量，重復(fù)可靠性強(qiáng)。本發(fā)明的測量分辨力高，可達(dá)到0.001℃；測量范圍大，-6～0℃，對應(yīng)滲透壓摩爾濃度為0～3000mOSmol/kgH₂O；在標(biāo)定樣品溫度傳感器過程中，采用擬合指數(shù)曲線的方法，使溫度測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。
文檔編號G01K7/22GK101303318SQ200810053469
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月10日
發(fā)明者星 傅, 奎 張, 李艷寧, 燕 汪, 肖松山, 董來鑫, 彤 郭 申請人:天津大學(xué)