专利名称：智能比表面积测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及精细产品比表面积自动测量范畴。
比表面积是以1克粉沫状试样所含颗粒的表面积总和来表示。比表面积测量仪是根据国家测量标准，利用勃氏定理对被测样品进行定量分析。目前国内广泛使用的比表面积测量仪器有NTB型和DBT-127型，该议器提供勃氏定理的主要变量是仪器工作时的瞬时温度和试样产生的液体流速。变量的采集均由操作者通过手动操作、观察及主观感觉获得。因此该变量的读取因人而异，无法统一，随机误差较大，重复性差，导致测量精度低。又因仪器的操作极其复杂，很多环节均手工操作，加上较繁的数学计算，因此对操作人员要求较高。由于上述现有测量技术诸多因素的影响，重复测试很难保证被测样品的正确值(即国标值)，给全国统一对样品质量评定带来极大困难。故据调查多数单位无法使用现有测试设备而被长期搁置，成为摆设，无法对产品进行随时跟踪分析。
本实用新型目的在于针对现有技术存在的不足，克服测量过程中复杂的手工操作及诸多人为的因索影响，而设计的一种智能比表面积测量仪，它可精确、快速地测试出被测样品的比表面积。
本实用新型的目的可由如下方式实现，根据国标规定的测试方法，在现有测量仪器的基础上作了较大的改进。主要结构包括测控电路和气压计，置于干燥箱内的样品筒通过进气管连接气压计的测试端。特征在于在气压计的粗玻璃管的上下端两侧分别设置上下界传感器。同时在气压计玻璃管内安放有温度传感器。另外，在气压计的抽气端通过排气管与电动阀门相连，用以替换现有测量仪中的手动活塞。该电动阀门又通过抽气管与真空泵相连，用以替换现有技术中的手动抽气球。测控电路分别与电动阀门、真空泵、上下界传感器和温度传感器相连接，配置有微型打印机。电动阀门和真空泵均由测控电路控制它们的启停工作状态。在测量装置中加装一台微型打印机，可将测量和计算结果打印出来。所说上界传感器，由上界红外发射传感器和上界红外接收传感器组成，所说下界传感器，由下界红外发射传感器和下界红外接收传感器组成。
所说测控电路是由单片机输出通过译码器产生的片选信号与数据存储器、A/D转换器和键盘显示电路相连接。该单片机通过地址锁存器分别输出地址信号和数据信号。该测量装置的参数预置，液体流速和温度信息的获取，样品测量值计算结果的显示和打印等均通过键盘完成。装置上电后，测控电路立即按照程序存储器中的程序进行工作，这时操作者便可按下相应键，预置测量和计算中所需要的参数，然后再按下比面键，这时测控电路便按照程序存储器中的程序规定完成对液体流速和温度信息的采集，再根据已获得的参数按照勃氏法进行计算，其显示和打印的数值便是样品测量的结果。
本实用新型在对样品测量和定量分析时，完全克服人为因素的影响，全部测试过程均自动进行，消除了复杂的操作步骤，操作人员无需进行培训即可胜任测量工作。用本实用新型进行比表面积测量，按照国标测试方法的规定其测量误差比“GB207-63”和“GB8074-87”的要求(±2％)已减小近一个量级，达到千分之三。同时测量过程大大缩短，将过去测量技术需几小时的测量过程缩短到几分钟，达到精确、快速测量的目的。
本实用新型附图的图面说明
图1为本实用新型总体示意图；图2为本实用新型电气结构图；图3为本实用新型测控电路(1)的原理图；图4为本实用新型键盘显示电路(13)面板示意图。
图5为本实用新型的程序流程图，主要包括测控电路的控制软件和勃氏法的计算软件。
下面结合(附图)实施例对本实用新型进一步描述图1为本实用新型总体示意图。仪器工作时，首先将标准样品按国标要求烘干，并在干燥箱中冷却到室温，再装入样品筒(19)中，为保证测量精度，再将样品筒(19)放入干燥箱(18)中。样品筒(19)通过进气管(21)连接气压计(24)测试端口。气压计(24)抽气端口通过排气管(22)与电动阀门(5)相连，它又通过抽气管(23)与真空泵(6)相连。所说进气管(21)、排气管(22)或抽气管(23)可用软管，也可选用金属或非金属管担任。在进行测量时由测控电路(1)启动真空泵(6)和电动阀门(5)开始抽气。气压计(24)中的液体(颜色水)随之升高，当液面升到粗玻璃管(20)的上界位置B时，上界红外发射传感器(3a)的信号被上界红外接收传感器(3b)接收，通过测控电路(1)自动停止真空泵(6)的工作，同时又自动关闭电动阀门(5)。由于液体上升的惯性，实际液面超过B位。之后，空气透过样品筒(19)中的被测试样层的空隙进入气压计(24)的真空部分，致使粗玻璃管(20)中的液面逐渐下降。当液面降至B位置时，由上界红外发射传感器(3a)和上界红外接收传感器(3b)组成的上界传感器(3)通知测控电路(1)开始计时。当液面降落到下界A位置时，由下界红外发射传感器(4a)和下界红外接收传感器(4b)组成的下界传感器(4)输出信号，令测控电路(1)停止计时，此时测控电路(1)即采集到液体下降的流速，并将此值存储在测控电路(1)中。同时通过气压计内的温度传感器(2)获取当前液体降落时的温度值，并将此值亦存储在测控电路(1)中。测控电路(1)利用已输入到数据存储器(12)中的标准样品的已知参数和液体流速及温度值，测控电路(1)根据勃氏法的计算程序，便自动计算出该仪器特有的仪器常数，作为被测样品的测量参考值。完成对标准样品测试之后，就可对被测样品进行测量，测量过程同上，不再赘述。但此时需将被测样品的比重和空隙率通过键盘显示电路(13)输入到测控电路(1)中，利用上述已获取的仪器常数，及由测控电路(1)所采集到的当前被测样品的液体流速和当前温度值，测控电路(1)根据勃氏法的计算程序，即自动计算出被测样品的比表面积值，除通过键盘显示电路(13)面板上的显示器直观显示出被测样品的测量结果外，还可通过微型打印机(7)将测量结果打印出来。
图2为本实用新型电气结构图。由温度传感器(2)、上界传感器(3)和下界传感器(4)采集的数据直接输入到测控电路(1)中存储。测控电路(1)通过控制软件控制电动阀门(5)、真空泵(6)及微型打印机(7)。
图3为本实用新型测控电路(1)的原理图。单片机(8)选用8031型，其P2.5～P2.7和WR及RD通过译码器(9)产生的片选信号与数据存储器(12)、A/D转换器(14)和键盘显示电路(13)相连接。8031的P0.0～P0.7通过地址锁存器(10)提供给程序存储器(11)、数据存储器(12)和键盘显示电路(13)的地址信号，同进P0.0～P0.7又作为程序存储器(11)、数据存储器(12)、键盘显示电路(13)和A/D转换器(14)的数据信号。为确保掉电时测控电路(1)中的数据存储器(12)中的信息不丢失，为数据存储器(12)加装了掉电保护电路(15)。温度传感器(2)通过放大电路(17)与A/D转换器(14)相连。8031通过光隔离及驱动电路(16)控制电动阀门(5)及真空泵(6)。
图4为本实用新型的键盘显示电路(13)面板示意图。它由20个键、6个八段LED显示器和6个发光二极管组成。测控电路(1)全部的工作均根据20个键的状态，分别执行相应的操作，6个发光二极管分别表示当前测控电路(1)的操作状态。6个八段LED显示器分别表示当前测控电路(1)操作的结果。
图5为本实用新型程序流程图，主要包括测控电路(1)的控制软件和勃氏法的计算软件。控制软件和勃氏法的计算软件均预先存储在测控电路(1)中的程序存储器(11)中，通过键盘显示电路(13)中的键盘控制测控电路(1)的全部操作。
权利要求1.一种智能比表面积测量仪，包括测控电路和气压计，样器筒(19)通过进气管(21)连接气压计(24)测试端，其特征在于气压计(24)的粗玻璃管(20)上下端两侧分别设置上界传感器(3)和下界传感器(4)，在玻璃管(20)内安放温度传感器(2)，所述气压计(24)的抽气端通过排气管(22)与电动阀门(5)相连，该电动阀门(5)通过抽气管(23)与真空泵(6)相连，所述测控电路(1)分别与电动阀门(5)、真空泵(6)、上下界传感器(3、4)和温度传感器(2)相连接。
2.如权利要求1所述智能比表面积测量仪，其特征在于所述上界传感器(3)由上界红外发射传感器(3a)和上界红外接收传感器(3b)构成。
3.如权利要求1所述智能比表面积测量仪。其特征在于所述下界传感器(4)由下界红外发射传感器(4a)和下界红外接收传感器(4b)构成。
4.如权利要求1所述智能比表面积测量仪，其特征在于所说测控电路(1)，由单片机(8)输出通过译码器(9)产生的片选信号与数据存储器(12)、A/D转换器(14)和键盘显示电路(13)相连接，单片机(8)通过地址锁存器(10)输出地址信号和数据信号。
专利摘要本实用新型公开一种智能化比表面积测量仪，按国标要求对现有测量设备进行改造，在气压计玻璃管的上下端设置传感器，它们可准确地记录样品测量时的液体流速和温度。在测控电路中存放控制及计算软件，整个测量过程自动进行。测量结果可显示和打印，完全克服现有设备诸多人为因素的影响。按照国标规定的测试方法其测量误差为3‰，超过国标规定的±2％的要求，同时将过去测量需几小时缩短到几分钟，达到快速准确测量比表面积的目的，而且对操作人员要求不高。
文档编号G01N15/08GK2216678SQ9424237
公开日1996年1月3日 申请日期1994年8月9日 优先权日1994年8月9日
发明者吕锡庆, 朱世鸿, 王彪 申请人:吕锡庆, 朱世鸿