一种用于动物机能实验的环境温度调控系统

本发明涉及温度控制，具体涉及一种用于动物机能实验的环境温度调控系统。

背景技术：

1、动物机能实验是科学研究中常用的一种方法，通过在活体动物身上进行实验，以了解生物体的生理、生化、神经或行为方面的机能。这些实验可以用来研究疾病机制、药物研发、基础科学研究等。

2、随着科技进步和实验动物科学的发展，对实验动物生存质量的要求越来越严格。实验动物是开展生命与医学科学研究的重要载体，具有非常重要的作用。实验动物是专门培育供实验用的动物，主要指作为医学、药学、生物学、兽医学等的科研、教学、医疗、鉴定、诊断、生物制品制造等需要为目的而驯养、繁殖、育成的动物。

3、为了让实验动物能够更好地存活，以达到所需实验要求的目的，需要为动物提供稳定适宜的环境，而对于动物生长而言，实验环境温度的稳定非常重要，而实验环境温度的稳定不仅仅由主动的温度调节机构控制，还受外界环境的温度变化造成的热量交换的影响，因此只有当实验环境的内外热量交换达到平衡状态，才能使实验环境长期保持在适宜动物生存的温度，于是，本发明提供了一种用于动物机能实验的环境温度调控系统，用于实现长期适宜恒温的动物实验环境。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于动物机能实验的环境温度调控系统，解决以下技术问题：

2、而实验环境温度的稳定不仅仅由主动的温度调节机构控制，还受外界环境的温度变化造成的热量交换的影响，因此只有当实验环境的内外热量交换达到平衡状态，才能使实验环境长期保持在适宜动物生存的温度。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种用于动物机能实验的环境温度调控系统，包括温度传感器、温度调节机构、高温控制模块、低温控制模块、数据处理模块和热量设定模块，其中：

5、温度传感器，用于采集实验动物所处实验环境的实时温度t；

6、参数设定模块，用于获取实验动物当前生长阶段的适宜温度区间[l,h]，将适宜温度区间的中值标记为m；

7、高温控制模块，用于当外界温度高于h时，若实时温度t＜l，则控制温度调节机构进行升温至l，然后停止工作，待实时温度t自然升至m；若实时温度为l≤t＜m，则控制温度调节机构停止工作，待实时温度t自然升至m；若实时温度t＞m，则先控制温度调节机构进行降温至l，然后停止工作，待实时温度t自然升至m；

8、低温控制模块，用于当外界温度低于l时，若实时温度t＞h，则控制温度调节机构进行降温至h，然后停止工作，待实时温度t自然降至m；若实时温度为m＜t≤h，则控制温度调节机构停止工作，待实时温度t自然降至m；若实时温度t＜m，则先控制温度调节机构进行升温至h，然后停止工作，待实时温度t自然降至m；

9、数据处理模块，用于分别绘制自然升至m和降至m过程中实时温度t随时间变化的曲线s1和s2，分别获取曲线s1和s2中实时温度等于m时坐标点的切线斜率k1和k2，分别根据切线斜率k1和k2获取实时温度等于m时的温度上升速度v1和温度下降速度v2，根据v1和v2分别计算实验环境每秒的热量增加量q1和热量损失量q2；

10、热量设定模块，用于接收数据处理模块计算的q1和q2，当外界温度高于h时，且实时温度自然升至m后的未来时间段t内，将q1设定为温度调节机构每秒的额定热量吸收量，所述未来时间段t的长度为外界温度变化2摄氏度的时长；当外界温度低于l时，且实时温度自然降至m后的未来时间段t内，将q2设定为温度调节机构每秒的额定热量输出量；当未来时间段t结束后，重新计算q1和q2并对原有的设定值进行更新；

11、所述数据处理模块中，热量增加量q1和热量损失量q2的计算公式为：

12、q1=μ×c×v×ρ×v1，q2=μ×c×v×ρ×v2，

13、其中，μ为预设修正系数，c为空气的比热容，v为实验环境的空气体积，ρ为空气的密度，且v1=k1，v2=k2，将v1和v2的单位设为摄氏度每秒。

14、作为本发明进一步的方案：当外界温度处于适宜温度区间[l,h]内时，所述温度调节机构不进行工作。

15、作为本发明进一步的方案：所述高温控制模块仅在外界温度高于h时进行工作，所述低温控制模块仅在外界温度低于l时进行工作。

16、作为本发明进一步的方案：所述实验环境中包括若干个温度传感器，将实验环境均匀划分为若干个子区域，每个子区域对应一个温度传感器，将所有温度传感器采集到的温度的均值命名为实时温度t。

17、作为本发明进一步的方案：所述实验环境中包括若干个温度调节机构，温度调节机构的数量与温度传感器的数量相同，所述温度调节机构与所述温度传感器相对布置。

18、作为本发明进一步的方案：所述热量设定模块中，额定热量吸收量为所有温度调节机构热量吸收量的总和，额定热量输出量为所有温度调节机构热量输出量的总和。

19、作为本发明进一步的方案：所述参数设定模块中包括实验动物的若干个生长阶段，每个生长阶段均对应有各自的适宜温度区间，由人工判定实验动物的当前生长阶段。

20、本发明的有益效果：

21、本发明在外部环境温度不在适宜温度区间时，先将实验环境温度调整至适宜温度区间内，然后不对实验环境温度进行主动控制，监测实验环境温度在经过适宜温度区间中值时的温度自然变化速度，从而获得了此时实验环境的内外热量交换速度，根据热量交换速度对温度控制机构的工作进行准确设定，从而保证动物的实验环境能够长期保持适宜的温度。

技术特征：

1.一种用于动物机能实验的环境温度调控系统，其特征在于，包括温度传感器、温度调节机构、高温控制模块、低温控制模块、数据处理模块和热量设定模块，其中：

2.根据权利要求1所述的一种用于动物机能实验的环境温度调控系统，其特征在于，当外界温度处于适宜温度区间[l,h]内时，所述温度调节机构不进行工作。

3.根据权利要求1所述的一种用于动物机能实验的环境温度调控系统，其特征在于，所述高温控制模块仅在外界温度高于h时进行工作，所述低温控制模块仅在外界温度低于l时进行工作。

4.根据权利要求1所述的一种用于动物机能实验的环境温度调控系统，其特征在于，所述实验环境中包括若干个温度传感器，将实验环境均匀划分为若干个子区域，每个子区域对应一个温度传感器，将所有温度传感器采集到的温度的均值命名为实时温度t。

5.根据权利要求4所述的一种用于动物机能实验的环境温度调控系统，其特征在于，所述实验环境中包括若干个温度调节机构，温度调节机构的数量与温度传感器的数量相同，所述温度调节机构与所述温度传感器相对布置。

6.根据权利要求5所述的一种用于动物机能实验的环境温度调控系统，其特征在于，所述热量设定模块中，额定热量吸收量为所有温度调节机构热量吸收量的总和，额定热量输出量为所有温度调节机构热量输出量的总和。

7.根据权利要求1所述的一种用于动物机能实验的环境温度调控系统，其特征在于，所述参数设定模块中包括实验动物的若干个生长阶段，每个生长阶段均对应有各自的适宜温度区间，由人工判定实验动物的当前生长阶段。

技术总结
本发明公开了一种用于动物机能实验的环境温度调控系统，属于温度控制技术领域，具体包括温度传感器、温度调节机构、高温控制模块、低温控制模块、数据处理模块和热量设定模块；通过采集动物实验环境的实时温度；设定实验动物的适宜温度区间[L,H]和中值M；获取外界温度高于H时，实时温度T自然升至M的温度上升速度v1，以及外界温度低于L时，实时温度T自然降至M的温度下降速度v2；根据v1和v2分别计算实验环境每秒的热量增加量Q1和热量损失量Q2，于是分别将Q1和Q2设定为温度调节机构每秒的额定热量吸收量和额定热量输出量；本发明通过获取实验环境的热量交换速度，确保了动物实验环境的长期稳定适宜。

技术研发人员：王芳芳,苏青,张欣,薛晶文,胡宇
受保护的技术使用者：佳木斯大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16