專利名稱:帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到煤炭、石油化工或電力行業(yè)中用來測定煤、油或其它發(fā)熱物質(zhì)發(fā)熱量的測量儀器，特指一種帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，用來測定物質(zhì)發(fā)熱量的測量儀器一般都由內(nèi)桶、外桶以及設(shè)置于內(nèi)桶頂部的桶蓋組成，其中內(nèi)桶設(shè)置于外桶中；測試時，將裝有測試樣品的氧彈放置于內(nèi)桶中，通過對樣品點火，讓樣品充分燃燒，并測量內(nèi)桶中水的溫升來測定樣品的發(fā)熱量。為保證準(zhǔn)確地測定物質(zhì)的發(fā)熱量，測量儀器的熱容量必須保持穩(wěn)定。當(dāng)外桶周圍的環(huán)境溫度保持恒定不變，且外桶溫度與環(huán)境溫度保持一致時，該儀器測熱體系的熱容量應(yīng)該確定的，從而可以獲得再現(xiàn)性和準(zhǔn)確性都不錯的測試結(jié)果。換言之，除了儀器外桶溫度要保持穩(wěn)定外，溫升的采集和控制對于準(zhǔn)確測試物質(zhì)的發(fā)熱量是至關(guān)重要的。但大多數(shù)情況下給量熱儀各電器部分提供電源的市電，在用電高峰期頻率變化較大、電壓值不穩(wěn)定。而采集的溫升信號要求精確到0.0001℃，在經(jīng)過放大模塊時極易造成干擾，溫升不穩(wěn)定，精度不高，進(jìn)而對測試結(jié)果帶來很大影響。另外，為保證外桶、內(nèi)桶內(nèi)水溫各點一致而提供攪拌動力的水泵也會因市電頻率的波動而帶來攪拌速度不穩(wěn)定的問題，使內(nèi)外桶內(nèi)各點溫度不能保持一致，造成測試結(jié)果不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉、整機(jī)穩(wěn)定可靠、測量精度高、適用范圍廣的帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的解決方案為一種帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀，它包括內(nèi)桶、外桶、電源單元、水循環(huán)機(jī)構(gòu)以及設(shè)置于內(nèi)桶和外桶頂部的桶蓋，內(nèi)桶置于外桶內(nèi)并在內(nèi)桶和外桶之間設(shè)有空氣夾層，桶蓋與外桶內(nèi)連通，其特征在于所述電源單元包括與外界電源相連的開關(guān)電源和逆變器單元，開關(guān)電源通過逆變器單元與水循環(huán)機(jī)構(gòu)相連。
所述水循環(huán)機(jī)構(gòu)包括分別與逆變器單元相連的進(jìn)水閥、循環(huán)泵、循環(huán)閥、控溫裝置以及放水閥，進(jìn)水閥通過管路與桶蓋相連，進(jìn)水閥與桶蓋之間的管路上設(shè)有循環(huán)泵、循環(huán)閥和控溫裝置，放水閥通過管路與外桶相連。
所述內(nèi)桶內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)構(gòu)，該攪拌機(jī)構(gòu)通過逆變器單元與開關(guān)電源相連。
所述攪拌機(jī)構(gòu)包括攪拌噴柱和攪拌泵，攪拌噴柱裝設(shè)于內(nèi)桶內(nèi)，攪拌噴柱與外桶外的攪拌泵相連。
所述內(nèi)桶內(nèi)設(shè)有內(nèi)桶測溫探頭，外桶內(nèi)設(shè)有外桶測溫探頭，所述內(nèi)桶測溫探頭和外桶測溫探頭與一低壓單元相連，低壓單元通過第二開關(guān)電源與逆變器單元相連。
所述外桶與桶蓋之間設(shè)有全密封層，空氣夾層與桶蓋之間設(shè)有半密封層。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點就在于1、本發(fā)明帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀，可將不穩(wěn)定的市電經(jīng)過逆變電源的處理后，轉(zhuǎn)變成頻率和電壓值都穩(wěn)定的交流電，提供給量熱儀的各電器部分，為量熱儀工作提供一個穩(wěn)定的動力源，為獲得再現(xiàn)性和準(zhǔn)確性都不錯的測試結(jié)果提供可靠保證；2、本發(fā)明帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀，采用逆變電源，能夠適用于各種復(fù)雜、惡劣的環(huán)境，其電壓適用范圍廣、不受外界電源波動的影響、測試精度更高；3、本發(fā)明帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀，采用逆變電源，提供穩(wěn)定的交流電給量熱儀的各電器部分，不僅能夠優(yōu)化內(nèi)外桶溫升的采集，使其不受雜波的干擾，得到真實、準(zhǔn)確的溫度，保證了內(nèi)外桶溫度的受控精度及各點水溫的一致性；還能夠優(yōu)化量熱儀中攪拌水泵的工作，使其攪拌效率始終一致，保證了氧彈向內(nèi)桶水中傳遞熱量的速度及攪拌熱的穩(wěn)定，從而提高整機(jī)的測量精度。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明電源單元供電原理的框架示意圖；圖3是本發(fā)明實施例中逆變器單元的電路原理示意圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)為量熱儀通電時電壓的波形示意圖；圖5是本發(fā)明量熱儀通電時電壓的波形示意圖。
圖例說明1、開關(guān)電源單元 2、逆變器單元3、進(jìn)水閥 4、循環(huán)泵5、循環(huán)閥 6、控溫裝置7、外桶 8、空氣夾層9、內(nèi)桶測溫探頭 10、內(nèi)桶
11、桶蓋 12、全密封層13、半密封層 14、外桶測溫探頭15、攪拌噴柱 16、低壓單元17、放水閥 18、攪拌泵19、第二開關(guān)電源單元 20、電源單元具體實施方式
以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀，它包括內(nèi)桶10、外桶7、電源單元20、水循環(huán)機(jī)構(gòu)以及設(shè)置于內(nèi)桶10和外桶7頂部的桶蓋11，內(nèi)桶10置于外桶7內(nèi)并在內(nèi)桶10和外桶7之間設(shè)有空氣夾層8，桶蓋11與外桶7內(nèi)連通，水循環(huán)機(jī)構(gòu)包括進(jìn)水閥3、循環(huán)泵4、循環(huán)閥5、控溫裝置6以及放水閥17，進(jìn)水閥3通過管路與桶蓋11相連，進(jìn)水閥3與桶蓋11之間的管路上設(shè)有循環(huán)泵4、循環(huán)閥5和控溫裝置6，放水閥17通過管路與外桶7相連，電源單元20包括與外界電源相連的開關(guān)電源單元1和逆變器單元2，開關(guān)電源單元1通過逆變器單元2與進(jìn)水閥3、循環(huán)泵4、循環(huán)閥5以及放水閥17相連。開關(guān)電源單元1接入市電220V的電壓，經(jīng)過逆變器單元2后，將其轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的交流電。內(nèi)桶10內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)構(gòu)，該攪拌機(jī)構(gòu)通過逆變器單元2與開關(guān)電源單元1相連。本實施例中，采用噴注攪拌的攪拌機(jī)構(gòu)，該攪拌機(jī)構(gòu)包括攪拌噴柱15和攪拌泵18，攪拌噴柱15裝設(shè)于內(nèi)桶10內(nèi)，攪拌噴柱15與外桶7外的攪拌泵18相連。該攪拌噴柱15通過攪拌泵18的帶動能夠?qū)?nèi)桶10內(nèi)進(jìn)行噴注，對內(nèi)桶10內(nèi)的水介質(zhì)產(chǎn)生攪拌的作用，保證了內(nèi)桶10內(nèi)各處的水溫基本保持一致，不會出現(xiàn)在不同水位上水溫不同的現(xiàn)象，從而提高了量熱儀的測量精度，能夠獲得更為精確的測量值。內(nèi)桶10內(nèi)設(shè)有內(nèi)桶測溫探頭9，外桶7內(nèi)設(shè)有外桶測溫探頭14，內(nèi)桶測溫探頭9和外桶測溫探頭14與一低壓單元16相連，低壓單元16通過第二開關(guān)電源單元19與逆變器單元2相連，通過內(nèi)桶測溫探頭9和外桶測溫探頭14可以對工作環(huán)境的溫度進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)而做出相應(yīng)的調(diào)整。外桶7與桶蓋11之間設(shè)有全密封層12，空氣夾層8與桶蓋11之間設(shè)有半密封層13，從而保證了該量熱儀工作環(huán)境的穩(wěn)定，也使內(nèi)桶10和外桶7內(nèi)的工作環(huán)境溫度相對恒定，因此提高了量熱儀的測量精度。
參見圖4所示，現(xiàn)有技術(shù)中，通電時工作電壓和頻率起伏變化較大，受外界的影響較大，從而對量熱儀的溫升采集、內(nèi)桶10的攪拌都會帶來很大影響(不同狀況下，Y1和Y2的曲線區(qū)別很大)。首先，頻率的改變、不穩(wěn)定，會影響攪拌機(jī)構(gòu)攪拌速度的一致性，產(chǎn)生的力矩就不穩(wěn)定，進(jìn)而影響到內(nèi)桶10的攪拌效率，即影響氧彈向內(nèi)桶10水中傳遞熱量的速度，測量到的內(nèi)桶10溫度難以反映出測試中氧彈真實的溫度變化，從而影響到測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外因攪拌效率的不一致而帶來的攪拌熱的不穩(wěn)定同樣也會給內(nèi)桶10溫度變化帶來一些不確定的因素，最終對測試結(jié)果的穩(wěn)定性帶來影響。再者，電壓不穩(wěn)定、有干擾或雜波，會影響內(nèi)桶10溫升的采集。溫度是一個弱信號，不能有干擾，而給放大單元提供電源的市電本身就不穩(wěn)定，這就會使經(jīng)過放大后的溫度信號雜波太多，直接影響到采溫值的準(zhǔn)確性，即得不到真實、準(zhǔn)確的內(nèi)桶10實驗溫升，從而影響測量結(jié)果。另外，電壓不穩(wěn)定、有干擾和雜波也會影響到外桶7溫度的采集精度，而采溫是控溫的前提，采溫不準(zhǔn)控溫精度自然不高，也就無法提供一個穩(wěn)定的測試環(huán)境，最終影響的還是實驗結(jié)果。因此必須將不穩(wěn)定的220V交流電進(jìn)行處理，先經(jīng)過開關(guān)電源單元1將其變成穩(wěn)定的12V直流電，為逆變器單元2提供工作電壓。逆變器單元2再將直流12V經(jīng)過逆變模塊處理產(chǎn)生穩(wěn)定的220V交流電輸出。參見圖3逆變器單元2的原理圖，DC12V輸入，經(jīng)ICl產(chǎn)生50Hz的PWM控制信號，兩路互補(bǔ)的PWM信號控制MOS管IRF540和變壓器X2的初級組成推挽輸出，X2升壓后濾波即得到穩(wěn)定的220V電源。經(jīng)過處理后頻率和電壓值均是穩(wěn)定的(波形參見圖5所示，能夠長期保持)，因此由它提供工作電源的攪拌泵18的攪拌效率是一致的，產(chǎn)生的攪拌熱是穩(wěn)定的；同時經(jīng)過放大后的采溫信號干凈有效無雜波。另外，因為在逆變電源前必須加一個將交流變成直流的開關(guān)電源，因此也就使所有泵、閥和采溫單元對電壓的適應(yīng)范圍更廣，可達(dá)到220V±20％。
通過長期的試驗可知，本發(fā)明帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀在測量精度、穩(wěn)定性、適應(yīng)性方面明顯優(yōu)于普通量熱儀，下表1為提取的一組試驗數(shù)據(jù)，由表中加電源穩(wěn)定裝置與不加電源穩(wěn)定裝置的數(shù)據(jù)比較可證明上述理論。
表1
權(quán)利要求
1.一種帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀，它包括內(nèi)桶(10)、外桶(7)、電源單元(20)、水循環(huán)機(jī)構(gòu)以及設(shè)置于內(nèi)桶(10)和外桶(7)頂部的桶蓋(11)，內(nèi)桶(10)置于外桶(7)內(nèi)并在內(nèi)桶(10)和外桶(7)之間設(shè)有空氣夾層(8)，桶蓋(11)與外桶(7)內(nèi)連通，其特征在于所述電源單元(20)包括與外界電源相連的開關(guān)電源單元(1)和逆變器單元(2)，開關(guān)電源單元(1)通過逆變器單元(2)與水循環(huán)機(jī)構(gòu)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀，其特征在于所述水循環(huán)機(jī)構(gòu)包括分別與逆變器單元(2)相連的進(jìn)水閥(3)、循環(huán)泵(4)、循環(huán)閥(5)、控溫裝置(6)以及放水閥(17)，進(jìn)水閥(3)通過管路與桶蓋(11)相連，進(jìn)水閥(3)與桶蓋(11)之間的管路上設(shè)有循環(huán)泵(4)、循環(huán)閥(5)和控溫裝置(6)，放水閥(17)通過管路與外桶(7)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀，其特征在于所述內(nèi)桶(10)內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)構(gòu)，該攪拌機(jī)構(gòu)通過逆變器單元(2)與開關(guān)電源單元(1)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀，其特征在于所述攪拌機(jī)構(gòu)包括攪拌噴柱(15)和攪拌泵(18)，攪拌噴柱(15)裝設(shè)于內(nèi)桶(10)內(nèi)，攪拌噴柱(15)與外桶(7)外的攪拌泵(18)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀，其特征在于所述內(nèi)桶(10)內(nèi)設(shè)有內(nèi)桶測溫探頭(9)，外桶(7)內(nèi)設(shè)有外桶測溫探頭(14)，所述內(nèi)桶測溫探頭(9)和外桶測溫探頭(14)與一低壓單元(16)相連，低壓單元(16)通過第二開關(guān)電源單元(19)與逆變器單元(2)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀，其特征在于所述內(nèi)桶(10)內(nèi)設(shè)有內(nèi)桶測溫探頭(9)，外桶(7)內(nèi)設(shè)有外桶測溫探頭(14)，所述內(nèi)桶測溫探頭(9)和外桶測溫探頭(14)與一低壓單元(16)相連，低壓單元(16)通過第二開關(guān)電源單元(19)與逆變器單元(2)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀，其特征在于所述外桶(7)與桶蓋(11)之間設(shè)有全密封層(12)，空氣夾層(8)與桶蓋(11)之間設(shè)有半密封層(13)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀，其特征在于所述外桶(7)與桶蓋(11)之間設(shè)有全密封層(12)，空氣夾層(8)與桶蓋(11)之間設(shè)有半密封層(13)。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀，它包括內(nèi)桶、外桶、電源單元、水循環(huán)機(jī)構(gòu)以及設(shè)置于內(nèi)桶和外桶頂部的桶蓋，內(nèi)桶置于外桶內(nèi)并在內(nèi)桶和外桶之間設(shè)有空氣夾層，桶蓋與外桶內(nèi)連通，所述電源單元包括與外界電源相連的開關(guān)電源和逆變器單元，開關(guān)電源通過逆變器單元與水循環(huán)機(jī)構(gòu)相連。本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、整機(jī)穩(wěn)定可靠、測量精度高、適用范圍廣的帶電源穩(wěn)定裝置的量熱儀。
文檔編號G01N25/20GK1995999SQ200610136983
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月29日
發(fā)明者朱先德 申請人:湖南三德科技發(fā)展有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan