[實用新型]流體導熱系數測量儀

有效

• 申請號: 201721114047.6
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN207163947U
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 汪建;黃琦;張成坤
• 申請（專利權）人: 四川農業大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種流體導熱系數測量儀，屬于電子技術應用和實驗應用的領域。

背景技術

導熱系數是物質重要的熱物理性質之一，對工程設計和科學研究具有重要的作用。目前大量的流體導熱系數數據仍需要通過實驗方法獲得，因此，研制和開發流體導熱系數測量儀有著重要的現實意義。

通過對導熱系數的數值及其變化規律的研究，可以幫助人們認識和研究流體及其混合物的分子結構以及它們的傳熱機理。流體導熱系數在很多研究領域中有重要的作用。如蔬菜和水果的導熱系數可以作為選種的依據，而血液的導熱系數是進行血液傳熱研究的基礎數據。

目前實驗儀器里常見的是對各種金屬的導熱系數進行測量，還很少有儀器化的流體導熱系數的測量儀器。而本實用新型采用目前較好的改進型的點熱源法，同時采用熱敏電阻替代傳統熱絲作為加熱元件，該方法速度快、精度高，而且能有效減少對流的影響，可測量多種流體的導熱系數，并且具有探針所具有的優點，可直接插到液體中進行測量，測量快，其測量結果精確，平均誤差小。

實用新型內容

針對現有的測量和實驗儀器的不足，本實用新型的流體導熱系數測量儀，采用了熱敏電阻作為點熱源，制成下端為玻璃包封的珠狀熱敏電阻作為加熱元件的熱敏電阻測量桿，將其浸入待測流體中，當給熱敏電阻通電加熱時，由于不同的介質導熱能力不同，引起熱敏電阻溫度隨時間的變化不同，但若通入的電流恒定，則熱敏電阻溫度隨時間的變化率與介質的導熱系數成反比，從而可計算得到流體導熱系數。

本實用新型包括測量儀主機和恒溫測量箱，其測量儀主機上設置有四位數碼電流和溫度顯示、五位數碼測量顯示、控制信號線輸入端、熱敏信號輸入端、溫度信號輸入端1、溫度信號輸入端2、溫度調節按鍵、加熱按鍵、電流調節旋鈕、功能選擇旋鈕；測量儀主機內具有微處理器主芯片，模數轉換電路、放大電路、控制電路、電橋、恒流源電路和驅動顯示電路；其恒溫測量箱內設置有加熱電阻絲，慢速對流風扇、溫度傳感器、測量盒和熱敏電阻測量桿。

本實用新型的恒溫測量箱的面板上設置有控制信號線輸出端，溫度信號輸出端1和溫度信號輸出端2；其熱敏電阻測量桿，外殼是由玻璃材質制成，下端有熱敏電阻，熱敏電阻前段由兩根鉑金絲導出，后段為康銅絲，并經測量桿上端的熱敏電阻信號導出線導出。

本實用新型的測量儀主機內微處理器主芯片、恒流源電路、電橋、放大電路、模數轉換電路依次相連；微處理器主芯片、控制電路、加熱電阻絲依次相連；其溫度傳感、驅動顯示電路、按鍵分別與微處理器主芯片相連；熱敏電阻與電橋相連。

本實用新型流體導熱系數測量儀的測量儀內的微處理器芯片采用的是TMS320F28X系列芯片。TMS320F28X芯片是TI公司新推出的數字信處理器，是功能強大的32位控制專用的，運算速度高達150MIPS的數字信號處理器，集成了豐富的電機外設和外圍接口，它既有數字信號處理能力，又具有強大的事件管理和控制功能，有12位的ADC和六路PWM控制信號，擁有功能強大的擴展外部接口。

本實用新型的測量儀主機內的恒流源的驅動電路采用運放LF353，LF353是一種帶內部微調輸入偏差電壓技術(BI—FETⅡtechnology)的高速運放；它輸入阻抗高，并具有極高的轉換率，功耗低。同時為達到驅動的大電流輸出，在恒流源輸出端增加了由Q1、Q2組成的大功率的NPN型達林頓復合管電路。由于由微處理器通過運算形成相應的輸出量，可使輸出電流誤差小于1mA。

本實用新型的測量儀主機上的熱敏信號輸入端、溫度信號輸入端1、溫度信號輸入端2都采用多芯航空插座；而其恒溫測量箱面板上的溫度信號輸出端1和溫度信號輸出端2也都采用多芯航空插座；采用多芯電纜將它們相連接。

附圖說明

圖1是恒溫測量箱結構圖，其中的14是測量盒，15是熱敏電阻測量桿，16熱敏電阻信號導出線，17是熱敏電阻，18、19是溫度傳感器，20、21是加熱電阻絲，22是慢速對流風扇，23是恒溫水，24是待測流體。

圖2是熱敏電阻測量桿結構圖，其中的25、26是鉑金絲。

圖3是恒溫測量箱外觀圖，其中的11是控制信號線輸出端，12是溫度信號輸出端1，13溫度信號輸出端2。

圖4是測量儀主機外觀圖，其中的1是四位數碼電流和溫度顯示，2是五位數碼測量顯示，3是控制信號線輸入端，4是熱敏信號輸入端，5是溫度信號輸入端1，6是溫度信號輸入端2，7是溫度調節按鍵，8是加熱按鍵，9是電流調節旋鈕，10是功能選擇旋鈕。

圖5是系統電路圖。