一種熱流檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種熱流檢測裝置，包括熱流檢測單元、數(shù)據(jù)采集電路、計算機和精密電源；熱流檢測單元包括殼體,設(shè)在殼體內(nèi)的套管、熱流傳感器、熱沉和電能標定電阻；熱流傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)采集電路的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集電路的輸出端與計算機連接，電能標定電阻的輸出端與精密電源連接，精密電源連接與計算機連接。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，檢測精度高，成本低。
【專利說明】一種熱流檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及適用于化學(xué)、物理、生物、能源、材料等領(lǐng)域的一種實驗裝置，具體為一種測量微弱而緩慢的熱流(熱功率)的檢測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]熱量計，是一種用于測量進行熱量測定的實驗設(shè)備，可以用于測量化學(xué)反應(yīng)、物理變化過程的熱量變化，或測定材料的熱容，可以得到熱量大小、變化速率等熱力學(xué)和動力學(xué)信息。目前，常用的是熱導(dǎo)式熱量計，其核心部分就是熱流檢測器，但現(xiàn)有熱導(dǎo)式熱量計的制造商較少，其儀器價格昂貴。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有熱導(dǎo)式熱量計價格昂貴，性價比偏低的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、高精度、低成本的熱流檢測裝置。
[0004]本實用新型的目的是采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0005]一種熱流檢測裝置，包括熱流檢測單元、數(shù)據(jù)采集電路、計算機和精密電源；熱流檢測單元包括殼體，設(shè)在殼體內(nèi)的套管、熱流傳感器、熱沉和電能標定電阻；熱流傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)采集電路的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集電路的輸出端與計算機連接，電能標定電阻的輸出端與精密電源連接，精密電源連接與計算機連接。
[0006]所述套管為管狀結(jié)構(gòu)，其形狀和大小與被檢測對象的尺寸相適配；被測對象置于套管內(nèi)，并與套管相接觸，套管設(shè)置有固定電能標定電阻的孔或槽。
[0007]所述的熱沉采用熱容較大的金屬塊制作，設(shè)置在套管和殼體之間，套在套管外，熱沉的周圍與殼體有間隙。
[0008]所述殼體的開口設(shè)有導(dǎo)管，其形狀和大小與套管相匹配，供被測對象進出套管。
[0009]所述的熱流傳感器置于套管和熱沉之間，并與二者緊密貼合，熱流傳感器為熱電堆器件。
[0010]所述的電能標定電阻為具有一定阻值的電阻，其纏繞在套管外壁的槽內(nèi)，或埋設(shè)在套管周圍的孔中，電能標定電阻與套管緊密接觸。
[0011]所述的熱流檢測單元包含完全相同的兩個套管，每個套管和兩個熱流傳感器接觸，熱流傳感器分別和共同的熱沉的內(nèi)壁接觸；兩組熱流傳感器采用差分方式連接，構(gòu)成差示測量模式，兩個套管分別為樣品套管和參比套管。
[0012]所述的精密電源為精密穩(wěn)壓或穩(wěn)流電源。
[0013]樣品在發(fā)生物理或化學(xué)變化時會伴隨吸熱或放熱，這將造成樣品的溫度下降或升聞，
[0014]本實用新型熱流檢測裝置的工作原理:在溫度穩(wěn)定的環(huán)境中，當檢測裝置與環(huán)境達到熱平衡時，將裝有樣品的容器放入套管內(nèi)，樣品在發(fā)生物理或化學(xué)變化時會伴隨吸熱或放熱，與熱沉間會產(chǎn)生溫差，套管與熱沉之間除了熱流傳感器均為空氣，具有隔熱作用，所以熱量只能經(jīng)過熱流傳感器流向或者流出熱沉。熱流傳感器將兩者的溫差信號轉(zhuǎn)變成電信號，熱流傳感器連接到數(shù)據(jù)采集電路，該電路與計算機連接，并由計算機專用程序自動采集并記錄反應(yīng)體系的熱流變化，并實時繪制熱功率一時間曲線圖，根據(jù)記錄的熱功率對時間積分即可直接得到樣品的放熱量大小。
[0015]本實用新型的優(yōu)點是:結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、精度高、成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實施例熱流檢測裝置的電氣連接示意圖；
[0017]圖2為實施例熱流檢測單元的左視圖；
[0018]圖3為實施例熱流檢測單元的主視剖視圖；
[0019]圖4為實施例熱流檢測單元的組裝示意圖；
[0020]圖中，1.熱流檢測單元 2.熱流傳感器 3.數(shù)據(jù)采集電路 4.電能標定電阻4-1安裝電能標定電阻的孔4-2安裝電能標定電阻的槽5.精密電源6.計算機7.熱沉8.套管 8-1樣品套管8-2參比套管9.樣品容器10.塞子11.殼體12.導(dǎo)管。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型內(nèi)容作進一步的闡述，但不是對本實用新型的限定。
實施例
[0022]參照圖1- 4，一種熱流檢測裝置，包括熱流檢測單元1、數(shù)據(jù)采集電路3、精密電源5、計算機6 ;熱流檢測單元I包括殼體11，設(shè)在殼體11內(nèi)的套管8、熱流傳感器2、熱沉7和電能標定電阻4。
[0023]參照圖1，熱流傳感器2的輸出端與數(shù)據(jù)采集電路3的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集電路3的輸出端與計算機6連接，電能標定電阻4的輸出端與精密電源5連接，精密電源5連接與計算機6連接。
[0024]數(shù)據(jù)采集電路3是能分辯10_9伏數(shù)量級的模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)。
[0025]計算機6內(nèi)設(shè)計與數(shù)據(jù)采集電路3配合的計算機程序，能實現(xiàn)自動讀取數(shù)據(jù)采集電路3的輸出數(shù)據(jù)。
[0026]參照圖2-4，套管8由導(dǎo)熱系數(shù)大的金屬制成，為管狀結(jié)構(gòu)，其形狀和大小與被檢測對象的尺寸相適配；被測對象置于套管8內(nèi)，并與套管8相接觸，套管8設(shè)置有固定電能標定電阻的孔4-1或槽4-2。
[0027]熱沉7采用熱容較大的金屬塊制作，設(shè)置在套管8和殼體11之間，套管8置于熱沉7中，熱沉7的周圍與殼體11有一定間隙。
[0028]殼體11的開口設(shè)有導(dǎo)管12，其形狀和大小與套管8相匹配，供樣品或者樣品容器9進出套管8 ;樣品或者樣品容器9放入套管8后，用塞子10密封熱沉7和導(dǎo)管12的開口。
[0029]熱流傳感器2置于套管8和熱沉7之間，并與二者緊密貼合，熱流傳感器2是熱電堆器件，能將溫差轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺纠秊橐环N半導(dǎo)體制冷片。
[0030]精密電源5是電壓或電流穩(wěn)定度為Ippm的精密恒流源或穩(wěn)壓源，其開關(guān)可由計算機6控制。
[0031 ] 電能標定電阻4為具有一定阻值的電阻，其纏繞在套管8外壁的槽4-2內(nèi)，或埋設(shè)在套管周圍的孔4-1中，電能標定電阻4與套管8緊密接觸，本例中電能標定電阻4是穩(wěn)定度為10 ppm/°C的電阻器件。
[0032]一個熱流檢測單元I內(nèi)對稱設(shè)置了樣品套管8-1和參比套管8-2兩個套管，其外壁分別和兩個熱流傳感器2接觸，熱流傳感器2又分別和共同的熱沉7的內(nèi)壁接觸；熱流傳感器2采用差分方式連接，構(gòu)成差示測量模式。
[0033]具體測試過程如下:
[0034]將熱流檢測單元I置于溫度波動小于0.0re的恒溫環(huán)境中，經(jīng)過足夠長的時間，達到熱平衡。將樣品制作成與套管8相匹配的尺寸，或者直接裝入樣品容器9中。將樣品或樣品容器9通過導(dǎo)管12，裝入套管8中，塞好塞子10。樣品在發(fā)生物理或化學(xué)變化時會伴隨吸熱或放熱，這將造成樣品的溫度下降或升高，進一步使套管8的溫度降低或升高，而熱沉7的溫度是相對穩(wěn)定的。這樣熱流傳感器2兩邊出現(xiàn)溫度差，這個溫度差被熱流傳感器2轉(zhuǎn)換成電壓信號，該電壓信號被數(shù)據(jù)采集電路3轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送給計算機6記錄和存儲，該過程可以連續(xù)自動完成。
[0035]在導(dǎo)熱系數(shù)一定時，溫差與導(dǎo)熱速率成正比例關(guān)系。所以記錄的電壓信號可以校正成熱流值。這一過程通過電能標定電阻4來完成。給電能標定電阻4輸入一定功率的電能，將使熱流傳感器2輸出一個對應(yīng)的電壓信號，電功率與電壓值的比值就是校正系數(shù)。將該系數(shù)輸入到計算機6中，校正過程由程序自動完成。
[0036]本例以電壓分辨率為I nV的數(shù)據(jù)采集電路3進行測試。將熱流檢測單元I置于溫度波動為0.01° C的恒溫環(huán)境中，兩個套管8中都是空的狀態(tài)下，測得基線波動為±lyw;將熱流檢測單元I置于溫度波動為0.0001° C的恒溫環(huán)境中，測得基線波動為±0.02yW。
【權(quán)利要求】
1.一種熱流檢測裝置，其特征在于:包括熱流檢測單元、數(shù)據(jù)采集電路、計算機和精密電源；熱流檢測單元包括殼體，設(shè)在殼體內(nèi)的套管、熱流傳感器、熱沉和電能標定電阻；熱流傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)采集電路的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集電路的輸出端與計算機連接，電能標定電阻的輸出端與精密電源連接，精密電源連接與計算機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱流檢測裝置，其特征在于:所述套管為管狀結(jié)構(gòu)，其形狀和大小與被檢測對象的尺寸相適配；被測對象置于套管內(nèi)，并與套管相接觸，套管設(shè)置有固定電能標定電阻的孔或槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱流檢測裝置，其特征在于:所述的熱沉設(shè)置在殼體和套管之間，熱沉的周圍與殼體有間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱流檢測裝置，其特征在于:所述殼體的開口設(shè)有導(dǎo)管，其形狀和大小與套管相匹配，供被測對象進出套管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱流檢測裝置，其特征在于:所述的熱流傳感器置于套管和熱沉之間，并與二者緊密貼合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱流檢測裝置，其特征在于:所述的電能標定電阻為具有一定阻值的電阻，其纏繞在套管外壁的槽內(nèi)，或埋設(shè)在套管周圍的孔中，電能標定電阻與套管緊密接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱流檢測裝置，其特征在于:所述的熱流檢測單元包含完全相同的兩個套管，每個套管和兩個熱流傳感器接觸，熱流傳感器分別和共同的熱沉的內(nèi)壁接觸；兩組熱流傳感器采用差分方式連接，構(gòu)成差示測量模式。
【文檔編號】G01K17/00GK204101214SQ201420586829
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月12日
【發(fā)明者】董家新, 周曉娟, 陳靜, 劉義 申請人:廣西師范大學(xué)