[發明專利]液氮降溫的霜凍模擬自動記錄控制器

在審

• 申請號: 202010525266.3
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111552336A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 衛建國;張曉煜;李紅英;馬寧;段曉鳳;王靜
• 申請（專利權）人: 寧夏回族自治區氣象科學研究所
• 主分類號: G05D23/30
• 分類號: G05D23/30;G01N25/00
• 代理公司: 寧夏合天律師事務所 64103
• 代理人: 郭立寧

液氮降溫的霜凍模擬自動記錄控制器，包括MCU、數碼管、旋轉編碼開關、USB接口、顯示屏、電壓轉換器、電源開關、繼電器、PWM發生器、外殼組成。其中MCU、數碼管、旋轉編碼開關、電壓轉換器、繼電器、PWM發生器集成在外殼內，顯示屏與MCU相連，電壓轉換器與電源開關電性連接，蓄電池通過電纜與電源開關電性連接，PWM發生器與數碼管、旋轉編碼開關電性連接，IIC接口、單總線接口通過數據線與溫度探頭與顯示屏相連；繼電器與PWM發生器電性連接，通過電纜與制冷、加熱風扇相連；本發明在溫度探頭、MCU、繼電器、PWM發生器、制冷、制熱風扇之間建立采集、跟蹤、控制閉環反饋機制，引導控制器完成霜凍全過程溫度跟蹤。

技術領域

本發明屬于氣象災害防災減災技術設備領域，特別涉及一種液氮降溫的霜凍模擬自動記錄控制器。

背景技術

霜凍是我國農業生產中面臨的最主要低溫災害，其本質為低溫(一般-8℃~0℃)，致使植物葉片、莖干、花朵、果實等細胞結構破壞，失去生物活性或死亡。霜凍是制約經濟林果生產的主要農業氣象災害，無論是小麥、玉米等大宗糧食作物，還是杏、桃、梨、蘋果、葡萄等特色經濟林果，都會受到霜凍的威脅。

研究霜凍災害對經濟林果影響的規律是促進生產的第一步。探究不同農林作物的種類、不同生長期霜凍指標，可為霜凍預報、監測預警、霜凍災害風險評估和災害防御提供科學決策依據。目前，霜凍監測和研究普遍使用常規自動氣象站作為數據收集的主要手段，支撐霜凍自動化研究設備困乏成為制約霜凍災害指標研究的重要瓶頸。

現階段產品霜凍試驗箱屬于固定場地使用產品，現在市場相關產品保有量和使用范圍較小，目前主要集中在醫療、試驗室環境模擬、生物培育及食品保鮮等領域。其主要制冷原理以電力為能量來源，使用壓縮制冷劑的方法進行熱量轉移。該類試驗箱存在以下缺點：①體積和重量大，野外搬運和移動困難；②需要市電供電，耗能較大，在野外不能提供市電條件下，無法進行正常試驗。

根據知網專利“野外霜凍試驗箱”檢索結果，國外現階段沒有相似產品發布，國內具有初步研究應用并申請專利的有如下三項：

專利申請號為：CN200420000137.9的中國發明專利，公開了“移動式溫度控制箱”，該裝置設計為上下結構，采用傳統電機壓縮制冷劑方式，組合式結構移動較為方便，但由于野外電力條件受限，制約該設備的廣泛使用。

專利申請號為：CN201510768288.1的中國發明專利，公開了“野外霜凍試驗箱”，該裝置具有液氮制冷、體積小、重量輕、采用野外蓄電池供電等特點，從機制和結構上實現了液氮制冷和溫度調節控制功能。但該設備主要靠人工調節，操作流程繁瑣，控制精度依賴于人工熟練程度，沒有實現自動溫度控制。

專利申請號為：CN201610683310.7的中國發明專利，公開了“一種野外霜凍模擬控制試驗箱”。該裝置使用了液氮制冷和熱水加熱方法實現降溫和升溫控制，并使用了野外蓄電池供電，外掛簡便溫度記錄儀，初步具備了預設固定溫度（0℃，-1℃，-2℃）恒溫控制。但該裝置依然依靠人工觀察溫度記錄儀測量值，進行調節控制，沒有建立閉環溫度控制系統，觀測精度依賴人工經驗。

以上三種產品中，“移動式溫度控制箱”控制器基于控制電機壓縮制冷劑轉移熱量的傳統方式進行控制，沒有使用液氮釋放原理進行制冷溫度控制；第二種和第三種專利產品雖然基于液氮釋放進行溫度控制，但是控制過程依賴于人工調整控制溫度，并且僅適用于某些霜凍溫度指標點（0℃，-1℃，-2℃），沒有實現霜凍全過程自動化跟蹤調整。根據百度和淘寶搜素結果，目前并未有適用于液氮釋放降溫原理的霜凍模擬自動記錄控制器產品。

發明內容

本發明的目的是針對現有野外霜凍試驗裝置溫度控制器存在的不足之處，提供一種液氮降溫的霜凍模擬自動記錄控制器。

本發明采用的技術方案如下：