專利名稱:一種新型的化學(xué)反應(yīng)速率檢測(cè)儀的制作方法
本實(shí)用新型與化學(xué)反應(yīng)過程相對(duì)速度的檢測(cè)有關(guān)。
一般化學(xué)反應(yīng)相對(duì)速度與溫度的關(guān)系，通常用Arrhenius方程表示如下r=eER(1To-1T)]]>式中r－化學(xué)反應(yīng)相對(duì)速度E－反應(yīng)物的活化能R－氣體常數(shù)T0－基準(zhǔn)反應(yīng)溫度T－實(shí)際反應(yīng)溫度上述方程所描述的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象如下，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)溫度處于基準(zhǔn)溫度時(shí)，即T＝T0，化學(xué)反應(yīng)相對(duì)速度r＝1。當(dāng)反應(yīng)溫度偏離基準(zhǔn)溫度即T≠T0時(shí)，化學(xué)反應(yīng)相對(duì)速度就發(fā)生變化。其變化大小，與化學(xué)反應(yīng)物的活化能E值有關(guān)，也與T偏離T0的多少有關(guān)。檢測(cè)一般化學(xué)反應(yīng)相對(duì)速度所用的電子儀器，包括一個(gè)熱敏元件和一個(gè)Arrhenius方程模擬電路構(gòu)成。英國專利1381337號(hào)內(nèi)容為放置熱敏元件與材料相接觸，并保持熱敏元件兩端電壓不變，以便使所通過元件的電流與化學(xué)反應(yīng)過程的反應(yīng)速率成比例。由一個(gè)對(duì)數(shù)電路，反對(duì)數(shù)電路和線性放大電路組合A－rrhenius方程的模擬電路。該專利的具體實(shí)施是將一個(gè)半導(dǎo)體熱敏電阻探針插入被測(cè)輪胎內(nèi)部(或其它設(shè)備中)。由于輪胎內(nèi)部溫度的變化，使流過熱敏電阻探針的電流將按指數(shù)規(guī)律變化。此電流信號(hào)，經(jīng)過緩沖放大器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，送到對(duì)數(shù)電路把電壓與溫度的指數(shù)關(guān)系變?yōu)榫€性關(guān)系。再通過由線性放大器組成的E值設(shè)定電路改變其斜率，經(jīng)反對(duì)數(shù)電路放大，轉(zhuǎn)換成Arrhenius方程形式，完成Arrhe－nius方程的模擬。
可見它存在不足之處，它用專門的半導(dǎo)體熱敏電阻作檢測(cè)元件，通過對(duì)數(shù)、線性放大、反對(duì)數(shù)電路轉(zhuǎn)換模擬Arrhenius方程。使結(jié)果引入的誤差較大，電路復(fù)雜。儀器校準(zhǔn)時(shí)，由于測(cè)溫元件用半導(dǎo)體熱敏電阻，須備有一臺(tái)校準(zhǔn)儀。這種校準(zhǔn)儀由一個(gè)可控溫的熱載體和一個(gè)指示器組成。當(dāng)基準(zhǔn)溫度改變或更換探針時(shí)，測(cè)溫元件探針插入其熱載體中檢測(cè)化學(xué)反應(yīng)相對(duì)速度并進(jìn)行調(diào)節(jié)，使r＝1。這樣儀器操作復(fù)雜。而且半導(dǎo)體熱敏電阻的測(cè)溫元件，其半導(dǎo)體材料常數(shù)隨溫度變化而變化，致使使用溫度的動(dòng)態(tài)范圍較窄，對(duì)于溫度波動(dòng)范圍較大的反應(yīng)會(huì)造成較大的誤差。測(cè)溫最高極限往往不超過300℃。測(cè)溫頭體積不能做得更小。長期工作穩(wěn)定性差，測(cè)溫元件互換性不好。
本實(shí)用新型的目的是提供一種更為適用的Arrhe－nius方程模擬電路。以及適用于這種電路的溫度檢測(cè)器。
本實(shí)用新型的特征是，采用輸入輸出關(guān)系成比例的溫度檢測(cè)器，用一個(gè)曲線擬合電路、指數(shù)放大電路和線性放大電路的組合來模擬Arrhenius方程。用一個(gè)電阻分壓器調(diào)節(jié)活化能E值，用另一個(gè)電阻分壓器調(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)相對(duì)速度，使r＝1。
本實(shí)用新型除了線路簡(jiǎn)單，系統(tǒng)誤差小外，溫度檢測(cè)器用熱電偶或金屬熱敏電阻。測(cè)溫范圍大(室溫－600℃)測(cè)溫探頭可以做得更小。而且儀器校準(zhǔn)方便。在橡膠輪胎硫化機(jī)上試用，控制等效硫化的效果令人滿意。而且本實(shí)用新型還能用于其它化學(xué)反應(yīng)相對(duì)速率的檢測(cè)，如醋酸酐的分解反應(yīng)，酚醛樹脂的聚合控制等。
附圖是本實(shí)用新型的模擬電路原理圖。
參見附圖，該電路包括有輸入與輸出關(guān)系成比例的溫度檢測(cè)器16，輸出一個(gè)與反應(yīng)溫度成比例的電壓信號(hào)，該溫度檢測(cè)器可以是熱電偶、金屬熱敏電阻和非接觸式測(cè)溫器。3是非線性網(wǎng)絡(luò)，它和電阻2，運(yùn)算放大器4，構(gòu)成曲線擬合電路。對(duì)一定類型的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)最低溫度Tmin和最高溫度Tmax通常是在一定的范圍內(nèi)，只要選擇一個(gè)適合的Tmin及Tmax值，就可以滿足化學(xué)反應(yīng)過程的溫度變化需要。通過調(diào)節(jié)非線性網(wǎng)絡(luò)3的特性，可以使曲線擬合電路輸出電壓的大小與(1／Tmin－1／Tmax)值對(duì)應(yīng)成比例?？烧{(diào)電阻5和電阻6組成分壓器，不同的電阻值對(duì)應(yīng)化學(xué)反應(yīng)物不同的活化能。三極管7、電阻8和運(yùn)算放大器9組成指數(shù)放大電路。電阻12、13和運(yùn)算放大器14組成線性放大電路。可調(diào)電阻10和電阻11組成另一分壓器。調(diào)節(jié)該分壓器電阻值，可使線性放大電路輸出一個(gè)與反應(yīng)相對(duì)速度r＝1對(duì)應(yīng)的電壓值。點(diǎn)15是電路輸出端。穩(wěn)壓源和可變電阻1通過一個(gè)開關(guān)K與主電路連結(jié)在一起，構(gòu)成一個(gè)校準(zhǔn)電路。
該電路的校準(zhǔn)和工作是這樣的，檢測(cè)儀開始檢測(cè)前先調(diào)節(jié)5，使其阻值與活化能E值對(duì)應(yīng)。把開關(guān)K置A位，調(diào)節(jié)可變電阻1，使其輸出電壓值大小等于溫度在T0時(shí)溫度檢測(cè)器的輸出電壓值。調(diào)節(jié)可變電阻9，使點(diǎn)15的電壓值為1伏。此表示化學(xué)反應(yīng)相對(duì)速度r＝1，然后把開關(guān)K置B位，電路開始工作。溫度檢測(cè)器輸出與反應(yīng)溫度成比例的電壓信號(hào)，經(jīng)曲線擬合電路放大，5、6組成的分壓器分壓后，送指數(shù)放大電路放大，最后經(jīng)10、11組成的分壓器分壓后，由線性放大電路放大。從點(diǎn)15輸出的是與化學(xué)反應(yīng)相對(duì)速度成比例的電壓信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)反應(yīng)相對(duì)速率檢測(cè)儀，由一個(gè)用以計(jì)算化學(xué)反應(yīng)相對(duì)速度的Arrhenius方程模擬電路和溫度檢測(cè)器構(gòu)成，其特征在于Arrhenius方程模擬電路是由曲線擬合電路、指數(shù)放大電路和線性放大電路組合而成，輸入與輸出關(guān)系成比例的溫度檢測(cè)器是熱電偶、金屬熱敏電阻、非接觸式測(cè)溫器。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的檢測(cè)儀，其特征在于曲線擬合電路由運(yùn)算放大器和該放大器的反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其擬合的曲線是X＝1／Tmin－1／Tmax。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的檢測(cè)儀，其特征在于指數(shù)放大電路輸入端有一個(gè)可變電阻〔5〕、電阻〔6〕構(gòu)成的分壓器，調(diào)節(jié)不同的電阻值，對(duì)應(yīng)化學(xué)反應(yīng)物不同的活化能。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的檢測(cè)儀，其特征在于線性放大電路的輸入端有一個(gè)可變電阻〔10〕、電阻〔11〕構(gòu)成的分壓器，調(diào)節(jié)電阻值可得到一個(gè)與r＝1對(duì)應(yīng)的電壓值。
專利摘要
一種檢測(cè)化學(xué)反應(yīng)相對(duì)速度的檢測(cè)儀。用一個(gè)曲線擬合電路，指數(shù)放大電路和線性放大電路，組合Arrhenius方程模擬電路。以熱電偶或金屬熱敏電阻作溫度檢測(cè)器。檢測(cè)儀工作時(shí)，溫度檢測(cè)器輸出一個(gè)與反應(yīng)溫度成比例的電壓信號(hào)，經(jīng)模擬電路處理，送出的是與反應(yīng)相對(duì)速度成比例的電壓信號(hào)。這種檢測(cè)儀線路簡(jiǎn)單，誤差小，校準(zhǔn)方便。適用于控制橡膠輪胎硫化及其它化學(xué)反應(yīng)相對(duì)速度的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N25/20GK85203034SQ85203034
公開日1986年7月2日 申請(qǐng)日期1985年6月12日
發(fā)明者潘森, 唐志宏, 黃安彬, 羅良 申請(qǐng)人:廣東省科學(xué)院實(shí)驗(yàn)工廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan