本發(fā)明涉及一種振蕩反應(yīng)測(cè)量裝置，屬于教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在某些反應(yīng)體系中，有些組分的濃度會(huì)忽高忽低，呈現(xiàn)周期性變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為化學(xué)振蕩。化學(xué)振蕩反應(yīng)具有非線性動(dòng)力學(xué)速率微分方程，是在開(kāi)放體系中進(jìn)行的遠(yuǎn)離平衡的一類(lèi)反應(yīng)。體系與外界環(huán)境交換物質(zhì)和能量的同時(shí)，通過(guò)適當(dāng)?shù)挠行蚪Y(jié)構(gòu)狀態(tài)耗散環(huán)境傳來(lái)的物質(zhì)和能量。bz振蕩反應(yīng)是大學(xué)本科物理化學(xué)的一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，屬于非平衡態(tài)熱力學(xué)范疇，在國(guó)內(nèi)許多高校都有開(kāi)設(shè)。該實(shí)驗(yàn)測(cè)量反應(yīng)誘導(dǎo)期及振蕩周期時(shí)間，再利用arrhenius公式，圖解法求出表觀活化能的數(shù)值。

目前絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置多采用電壓測(cè)量?jī)x，通過(guò)鉑-甘汞電極測(cè)量電勢(shì)隨時(shí)間的變化，利用數(shù)據(jù)采集接口裝置連接計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)，但是實(shí)驗(yàn)裝置價(jià)格昂貴，準(zhǔn)備、安裝過(guò)程較為繁瑣，且裝置體積較大，便攜性差，無(wú)法適應(yīng)靈活的教學(xué)需求。

有鑒于此，設(shè)計(jì)一種振蕩反應(yīng)裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在成本高、安裝繁瑣、便攜性差等問(wèn)題，同時(shí)能提高實(shí)驗(yàn)效率并減少操作誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種振蕩反應(yīng)測(cè)量裝置。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種振蕩反應(yīng)測(cè)量裝置，包括容器底座、支架、反應(yīng)容器、夾持裝置、光源、傳感器、可編程控制器、頂蓋、試劑加注裝置以及上位機(jī)，

所述容器底座和頂蓋之間通過(guò)支架固定連接，所述反應(yīng)容器設(shè)于容器底座上，

所述試劑加注裝置設(shè)于頂蓋上，所述試劑加注裝置正對(duì)反應(yīng)容器，

所述夾持裝置設(shè)于支架上，所述光源設(shè)于夾持裝置的一側(cè)，所述傳感器設(shè)于夾持裝置的另一側(cè)，

所述可編程控制器通過(guò)導(dǎo)線與傳感器連接，所述上位機(jī)與可編程控制器連接。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)容器包括但不限于燒杯、試管、錐形瓶、廣口瓶、燒瓶等器皿。

優(yōu)選地，所述振蕩反應(yīng)測(cè)量裝置還設(shè)有遮光裝置，用于減少環(huán)境光對(duì)測(cè)量的影響。

優(yōu)選地，所述可編程控制器設(shè)有與外部通信用的有線或無(wú)線通信接口，所述可編程控制器通過(guò)有線或無(wú)線通信接口與上位機(jī)連接。

優(yōu)選地，所述容器底座還設(shè)有攪拌裝置，所述反應(yīng)容器內(nèi)設(shè)有攪拌磁子，所述攪拌裝置與攪拌磁子相配合使用。

優(yōu)選地，所述夾持裝置的高度低于反應(yīng)容器內(nèi)液面的高度。

進(jìn)一步技術(shù)方案中，所述夾持裝置的高度為反應(yīng)容器內(nèi)液面與攪拌磁子之間的中心位置。

優(yōu)選地，所述夾持裝置設(shè)有緊固裝置，通過(guò)螺絲調(diào)節(jié)與支架的配合狀況。

優(yōu)選地，所述頂蓋的中心處設(shè)有通孔，所述試劑加注裝置通過(guò)通孔固設(shè)在頂蓋上并與反應(yīng)容器正對(duì)。

優(yōu)選地，所述夾持裝置包括固定夾套、燈座和傳感器座，所述燈座與傳感器座相對(duì)設(shè)置。

本發(fā)明中，反應(yīng)容器內(nèi)設(shè)有反應(yīng)體系，反應(yīng)體系包括一種或多種組分，其濃度在一段時(shí)間內(nèi)周期性變化，且反應(yīng)體系為敞開(kāi)體系，于反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。

本發(fā)明中，可編程控制器實(shí)時(shí)檢測(cè)傳感器數(shù)據(jù)并向上位機(jī)傳輸，上位機(jī)測(cè)量軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

本發(fā)明中，所述光源采用led5050燈珠，額定電壓3.3v、電流60ma。

本發(fā)明中，所述傳感器采用5516光敏電阻，5v電源端串聯(lián)10kω上拉電阻，通過(guò)a0輸出電壓模擬信號(hào)至pcf8591芯片a0腳。

本發(fā)明中，所述可編程控制器采用atmega328pavr單片機(jī)，通過(guò)sda、scl腳分別與pcf8591連接，使用iic協(xié)議讀取電壓值，數(shù)值區(qū)間0至255。

本發(fā)明中，所述可編程控制器每隔100ms讀取15次電壓數(shù)值，求和后通過(guò)ttl端口發(fā)送至rs232芯片，由rs232的usb端口向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。

本發(fā)明中，所述可編程控制器使用esp8266模塊，通過(guò)wlan建立通信，發(fā)送數(shù)據(jù)至手機(jī)客戶(hù)端。

本發(fā)明中，所述上位機(jī)上設(shè)有數(shù)據(jù)處理軟件，所述數(shù)據(jù)處理軟件實(shí)時(shí)采集串口數(shù)據(jù)，保存至上位機(jī)并繪制圖像。該軟件支持多路同時(shí)測(cè)量，并具有軟件濾波功能，可分析計(jì)算振蕩周期以及反應(yīng)誘導(dǎo)時(shí)間。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷，成本較低，組裝方便，便攜性強(qiáng)，靈敏度高，可實(shí)時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，拓展性強(qiáng)，能夠適應(yīng)靈活多變的實(shí)驗(yàn)要求，大大提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中設(shè)有遮光裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例一中的傳感器電路連接圖。

其中：1、容器底座；2、支架；3、反應(yīng)容器；4、夾持裝置；5、光源；6、傳感器；7、可編程控制器；8、頂蓋；9、試劑加注裝置；10、遮光裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

實(shí)施例一：參見(jiàn)圖1、圖3所示，一種振蕩反應(yīng)測(cè)量裝置，包括容器底座1、支架2、反應(yīng)容器3、夾持裝置4、光源5、傳感器6、可編程控制器7、頂蓋8、試劑加注裝置9以及上位機(jī)，

所述容器底座1和頂蓋8之間通過(guò)支架2固定連接，所述反應(yīng)容器3設(shè)于容器底座1上，

所述試劑加注裝置9設(shè)于頂蓋8上，所述試劑加注裝置9正對(duì)反應(yīng)容器3，

所述夾持裝置4設(shè)于支架2上，所述光源5設(shè)于夾持裝置4的一側(cè)，所述傳感器6設(shè)于夾持裝置4的另一側(cè)，

所述可編程控制器7設(shè)于夾持裝置4上并通過(guò)導(dǎo)線與傳感器6連接，所述上位機(jī)與可編程控制器7連接。

本實(shí)施例中，所述反應(yīng)容器3為燒杯，其容量為50ml，燒杯直徑45mm，高50mm。

本實(shí)施例中，參見(jiàn)圖2所示，振蕩反應(yīng)測(cè)量裝置還設(shè)有遮光裝置10，用于減少環(huán)境光對(duì)測(cè)量的影響。

本實(shí)施例中，所述可編程控制器7設(shè)有與外部通信用的有線或無(wú)線通信接口，所述可編程控制器通過(guò)有線或無(wú)線通信接口與上位機(jī)連接。

本實(shí)施例中，所述容器底座1還設(shè)有攪拌裝置，所述反應(yīng)容器內(nèi)設(shè)有攪拌磁子，所述攪拌裝置與攪拌磁子相配合使用。

本實(shí)施例中，所述夾持裝置4的高度為反應(yīng)容器內(nèi)液面與攪拌磁子之間的中心位置。

本實(shí)施例中，所述夾持裝置4設(shè)有緊固裝置，通過(guò)螺絲調(diào)節(jié)與支架的配合狀況。

本實(shí)施例中，所述頂蓋8的中心處設(shè)有通孔，所述試劑加注裝置通過(guò)通孔固設(shè)在頂蓋上并與反應(yīng)容器3正對(duì)。

本實(shí)施例中，所述夾持裝置4包括固定夾套、燈座和傳感器座，所述燈座與傳感器座相對(duì)設(shè)置。

本實(shí)施例中，反應(yīng)容器4內(nèi)設(shè)有反應(yīng)體系，反應(yīng)體系包括一種或多種組分，其濃度在一段時(shí)間內(nèi)周期性變化，且反應(yīng)體系為敞開(kāi)體系，于反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。

本實(shí)施例中，可編程控制器7實(shí)時(shí)檢測(cè)傳感器數(shù)據(jù)并向上位機(jī)傳輸，上位機(jī)測(cè)量軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

本實(shí)施例中，所述光源5采用led5050燈珠，額定電壓3.3v、電流60ma。

本實(shí)施例中，參見(jiàn)圖4所示，所述傳感器6采用5516光敏電阻，5v電源端串聯(lián)10kω上拉電阻，通過(guò)a0輸出電壓模擬信號(hào)至pcf8591芯片a0腳。

本實(shí)施例中，所述可編程控制器7采用atmega328pavr單片機(jī)，通過(guò)sda、scl腳分別與pcf8591連接，使用iic協(xié)議讀取電壓值，數(shù)值區(qū)間0至255。

本實(shí)施例中，所述可編程控制器7每隔100ms讀取15次電壓數(shù)值，求和后通過(guò)ttl端口發(fā)送至rs232芯片，由rs232的usb端口向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例中，所述可編程控制器7使用esp8266模塊，通過(guò)wlan建立通信，發(fā)送數(shù)據(jù)至手機(jī)客戶(hù)端。

本實(shí)施例中，試劑加注裝置9為10ml注射器，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前先抽取試劑，置于頂蓋的通孔內(nèi)，將注射器活塞快速推至底部，即可開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)施例中，所述上位機(jī)上設(shè)有數(shù)據(jù)處理軟件，所述數(shù)據(jù)處理軟件實(shí)時(shí)采集串口數(shù)據(jù)，保存至上位機(jī)并繪制圖像。該軟件支持多路同時(shí)測(cè)量，并具有軟件濾波功能，可分析計(jì)算振蕩周期以及反應(yīng)誘導(dǎo)時(shí)間。