专利名称：带有自动控制和记录功能的金属比热测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量装置，具体地说是一种带有自动控制和记录功能的金属比热测量装置。
背景技术：
金属比热是一个重要的物理参数，目前多采用自然冷却法来测量金属比热。现有的测量装置，一般用一个电压表和热电偶组成一个测温单元，加热器采用手工开关控制，另外再配一个计时器，温度数据和时间数据采用人工逐点记录，然后绘制时间-温度曲线图，这种测量方法的缺点是误差大、记录的数据稀疏、准确性差；没有自动控制单元，可能会导致样品加热过度；没有自动记录单元，测量速度慢、效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有自动控制和记录功能的金属比热测量装置，本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种带有自动控制和记录功能的金属比热测量装置，其特征在于它包括控制单元、加热单元、测温单元、显示单元、输入单元和通讯单元，所述控制单元接受输入单元的信号，并对用来给金属样品进行加热的加热单元进行控制；测温单元将金属样品的温度信号传送给控制单元；控制单元根据预先设定的参数对加热单元进行调整控制；通讯单元与控制单元双向传递数据和指令，并可以与PC计算机通讯；控制单元将接收到的测温单元的信号进行数据处理，生成的测量数据，通过显示单元将测量结果显示出来。
本发明中，控制单元以单片机为控制核心，通过附加外围电路驱动加热单元、测温单元、显示单元、输入单元、通讯单元等。在控制单元内设有计时部分，在控制软件的作用下，利用单片机内部计时器进行测量计时。控制单元根据设定温度和测量的温度，自动对加热单元进行调整控制。
加热单元接受控制单元发出的控制指令，驱动继电器工作，控制加热器的接通或断开，从而实现对金属样品进行加热等操作。在加热过程中，可以利用半导体温度传感器进行动态温度补偿，从而精确测量样品温差。具有自动温度保护功能，防止对测量样品过度加热。
测温单元中，利用K型热电偶作为温度传感器对样品进行测温；利用半导体温度传感器监测环境温度；利用程控放大器对热电偶信号进行放大和调理；利用模数转换器对放大的热电偶信号进行数字化处理，并将信号传送给控制单元。
显示单元将工作状态、测量的数据和时间数据显示在面板上，并提示操作步骤。显示单元由LED，数码管，译码驱动器等构成。
输入单元通过专用输入键向控制单元发出指令。
测量数据保存在单片机的数据缓冲区中。数据与有关通讯指令结合成数据包，通过通讯单元向PC计算机传送。PC计算机将接受到的数据进行数据处理，并以曲线方式显示在屏幕上。PC计算机也可以通过通讯单元，向控制单元(单片机)发送控制指令，改变装置的工作状态。
本发明中，加热单元、测温单元中的测量传感器和金属样品均安装在可调节的移动支架上；该可调节的移动支架可以上下调节，前后移动，各单元间通过信号电缆相互连接。
本发明中测量过程的控制、检测和数据的记录，由以微电脑为控制核心的控制单元完成。利用微电脑及其外围电路控制加热单元的工作状态；用微电脑及其外围电路控制测温单元。单片机计时器控制测量计时，实时对加热过程进行监控，以避免过加热现象发生。可以自动读取和保存测量数据。具有双向通讯接口，控制单元可以与PC计算机交换数据，控制单元可以接受PC计算机控制指令。PC计算机可以进行曲线绘制和数据分析。此外，可以通过键盘修改控制参数改变控制单元工作状态。
与现有技术相比，本发明设置了具有自动控制和数据记录功能，结构更为紧凑、可靠、稳定，测量重复性好；它的优点是误差小、数据记录间隔短、精度高；降低了人为干扰因素，自动绘制降温曲线，工作强度低，能快速得到测量结果；主动进行加热保护、避免过加热现象发生而导致损毁仪器和样品。
四
图1是本发明结构示意图；图2是本发明控制程序流程图；图3是PC计算机与单片机信息交换控制流程图。
五具体实施例方式
一种本发明所述的带有自动控制和记录功能的金属比热测量装置，包括控制单元1、加热单元2、测温单元3、显示单元4、输入单元5和通讯单元6，控制单元1接受输入单元5的信号，并对用来给金属样品进行加热的加热单元2进行控制；测温单元3将金属样品的温度信号传送给控制单元1；控制单元1根据预先设定的参数对加热单元2进行调整控制；控制单元1通过显示单元3将测量结果和时间显示出来；控制单元1与通讯单元6可以双向数据交换。
加热单元2、测温单元1中的测量传感器和金属样品均安装在可调节的移动支架上；该可调节的移动支架可以上下调节，前后移动，各单元间通过信号电缆相互连接。
测量金属比热时，首先通过输入单元5的输入键向控制单元1发出测量指令，进行数据初始化，根据需要进行加热温度设置、计时设置、测量方式设置。控制单元1对加热单元2进行加热控制，加热单元2接受控制单元1发出的控制指令，驱动继电器工作，控制加热器的接通或断开，从而实现对金属样品进行加热等操作，在加热过程中，可以利用半导体温度传感器进行动态温度补偿。同时，测温单元3利用K型热电偶作为温度传感器对样品进行测温；利用半导体温度传感器监测环境温度；利用程控放大器对热电偶信号进行放大和调理；利用模数转换器对放大的热电偶信号进行数字化处理，并将信号传送给控制单元1。控制单元1根据预先设定的参数对加热单元2进行调整控制。保存在控制单元1(单片机)中数据通过通讯单元6可以与PC计算机7进行双向通讯，PC计算机7将接受到的数据进行数据处理，得到金属比热，并以曲线方式显示在屏幕上；可以通过PC计算机7向控制单元1发出有关控制指令，改变装置的工作状态。显示单元4由LED、数码管、译码驱动器等构成；显示单元4将工作状态显示在面板上，并提示操作步骤；同时，将测量得到的数据和时间数据显示在面板上。
本发明在测量过程中，降低了人为干扰因素，自动绘制降温曲线，工作强度低，能快速得到测量结果。
权利要求
1.一种带有自动控制和记录功能的金属比热测量装置，其特征在于它包括控制单元(1)、加热单元(2)、测温单元(3)、显示单元(4)、输入单元(5)和通讯单元(6)，所述控制单元(1)接受输入单元(5)的信号，并对用来给金属样品进行加热的加热单元(2)进行控制测温单元(3)将金属样品的温度信号传送给控制单元(1)；控制单元(1)根据预先设定的参数对加热单元(2)进行调整控制；通讯单元(6)与控制单元(1)双向传递数据和指令；控制单元(1)将接收到的测温单元(3)的信号进行数据处理，生成的测量数据，通过显示单元(4)将测量结果显示出来。
2.根据权利要求1所述的带有自动控制和记录功能的金属比热测量装置，其特征在于所述测温单元(3)包括作为温度传感器对金属样品进行测温的K型热电偶、监测环境温度的半导体温度传感器、对热电偶信号进行放大和调理的程控放大器、对放大的热电偶信号进行数字化处理的模数转换器。
3.根据权利要求1所述的带有自动控制和记录功能的金属比热测量装置，其特征在于加热单元(2)、测温单元(3)和金属样品均安装在可调节的移动支架上；该可调节的移动支架可以上下调节，前后移动。
4.根据权利要求1所述的带有自动控制和记录功能的金属比热测量装置，其特征在于在加热单元(2)中设有超温保护装置。
5.根据权利要求1所述的带有自动控制和记录功能的金属比热测量装置，其特征在于输入单元(5)设有修改控制参数的装置。
6.根据权利要求1所述的带有自动控制和记录功能的金属比热测量装置，其特征在于，通讯单元(6)与PC计算机(7)双向传递数据和控制指令。
全文摘要
本发明公开了一种带有自动控制和记录功能的金属比热测量装置，包括控制单元、加热单元、测温单元、显示单元、输入单元和通讯单元，控制单元接受输入单元的信号，并对用来给金属样品进行加热的加热单元进行控制；测温单元将金属样品的温度信号传送给控制单元；控制单元根据预先设定的参数对加热单元进行调螯控制；控制单元通过显示单元将测量结果和时间显示出来；控制单元与通讯单元可以双向数据交换，并通过通讯单元与PC计算机交换数据和指令。本发明误差小、精度高；可自动绘制降温曲线，快速得到测量结果，劳动强度低。它特别适用于物理实验中用来测量金属比热。
文档编号G01N25/20GK1818628SQ200610038919
公开日2006年8月16日 申请日期2006年3月17日 优先权日2006年3月17日
发明者周惠君, 胡利群, 龚国斌, 潘元胜 申请人:南京大学