智能比表面積測量儀的製作方法
2023-07-08 02:43:01 3
專利名稱：智能比表面積測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及精細產品比表面積自動測量範疇。
比表面積是以1克粉沫狀試樣所含顆粒的表面積總和來表示。比表面積測量儀是根據國家測量標準，利用勃氏定理對被測樣品進行定量分析。目前國內廣泛使用的比表面積測量儀器有NTB型和DBT-127型，該議器提供勃氏定理的主要變量是儀器工作時的瞬時溫度和試樣產生的液體流速。變量的採集均由操作者通過手動操作、觀察及主觀感覺獲得。因此該變量的讀取因人而異，無法統一，隨機誤差較大，重複性差，導致測量精度低。又因儀器的操作極其複雜，很多環節均手工操作，加上較繁的數學計算，因此對操作人員要求較高。由於上述現有測量技術諸多因素的影響，重複測試很難保證被測樣品的正確值(即國標值)，給全國統一對樣品質量評定帶來極大困難。故據調查多數單位無法使用現有測試設備而被長期擱置，成為擺設，無法對產品進行隨時跟蹤分析。
本實用新型目的在於針對現有技術存在的不足，克服測量過程中複雜的手工操作及諸多人為的因索影響，而設計的一種智能比表面積測量儀，它可精確、快速地測試出被測樣品的比表面積。
本實用新型的目的可由如下方式實現，根據國標規定的測試方法，在現有測量儀器的基礎上作了較大的改進。主要結構包括測控電路和氣壓計，置於乾燥箱內的樣品筒通過進氣管連接氣壓計的測試端。特徵在於在氣壓計的粗玻璃管的上下端兩側分別設置上下界傳感器。同時在氣壓計玻璃管內安放有溫度傳感器。另外，在氣壓計的抽氣端通過排氣管與電動閥門相連，用以替換現有測量儀中的手動活塞。該電動閥門又通過抽氣管與真空泵相連，用以替換現有技術中的手動抽氣球。測控電路分別與電動閥門、真空泵、上下界傳感器和溫度傳感器相連接，配置有微型印表機。電動閥門和真空泵均由測控電路控制它們的啟停工作狀態。在測量裝置中加裝一臺微型印表機，可將測量和計算結果列印出來。所說上界傳感器，由上界紅外發射傳感器和上界紅外接收傳感器組成，所說下界傳感器，由下界紅外發射傳感器和下界紅外接收傳感器組成。
所說測控電路是由單片機輸出通過解碼器產生的片選信號與數據存儲器、A/D轉換器和鍵盤顯示電路相連接。該單片機通過地址鎖存器分別輸出地址信號和數據信號。該測量裝置的參數預置，液體流速和溫度信息的獲取，樣品測量值計算結果的顯示和列印等均通過鍵盤完成。裝置上電後，測控電路立即按照程序存儲器中的程序進行工作，這時操作者便可按下相應鍵，預置測量和計算中所需要的參數，然後再按下比面鍵，這時測控電路便按照程序存儲器中的程序規定完成對液體流速和溫度信息的採集，再根據已獲得的參數按照勃氏法進行計算，其顯示和列印的數值便是樣品測量的結果。
本實用新型在對樣品測量和定量分析時，完全克服人為因素的影響，全部測試過程均自動進行，消除了複雜的操作步驟，操作人員無需進行培訓即可勝任測量工作。用本實用新型進行比表面積測量，按照國標測試方法的規定其測量誤差比「GB207-63」和「GB8074-87」的要求(±2％)已減小近一個量級，達到千分之三。同時測量過程大大縮短，將過去測量技術需幾小時的測量過程縮短到幾分鐘，達到精確、快速測量的目的。
本實用新型附圖的圖面說明
圖1為本實用新型總體示意圖；圖2為本實用新型電氣結構圖；圖3為本實用新型測控電路(1)的原理圖；圖4為本實用新型鍵盤顯示電路(13)面板示意圖。
圖5為本實用新型的程序流程圖，主要包括測控電路的控制軟體和勃氏法的計算軟體。
下面結合(附圖)實施例對本實用新型進一步描述圖1為本實用新型總體示意圖。儀器工作時，首先將標準樣品按國標要求烘乾，並在乾燥箱中冷卻到室溫，再裝入樣品筒(19)中，為保證測量精度，再將樣品筒(19)放入乾燥箱(18)中。樣品筒(19)通過進氣管(21)連接氣壓計(24)測試埠。氣壓計(24)抽氣埠通過排氣管(22)與電動閥門(5)相連，它又通過抽氣管(23)與真空泵(6)相連。所說進氣管(21)、排氣管(22)或抽氣管(23)可用軟管，也可選用金屬或非金屬管擔任。在進行測量時由測控電路(1)啟動真空泵(6)和電動閥門(5)開始抽氣。氣壓計(24)中的液體(顏色水)隨之升高，當液面升到粗玻璃管(20)的上界位置B時，上界紅外發射傳感器(3a)的信號被上界紅外接收傳感器(3b)接收，通過測控電路(1)自動停止真空泵(6)的工作，同時又自動關閉電動閥門(5)。由於液體上升的慣性，實際液面超過B位。之後，空氣透過樣品筒(19)中的被測試樣層的空隙進入氣壓計(24)的真空部分，致使粗玻璃管(20)中的液面逐漸下降。當液面降至B位置時，由上界紅外發射傳感器(3a)和上界紅外接收傳感器(3b)組成的上界傳感器(3)通知測控電路(1)開始計時。當液面降落到下界A位置時，由下界紅外發射傳感器(4a)和下界紅外接收傳感器(4b)組成的下界傳感器(4)輸出信號，令測控電路(1)停止計時，此時測控電路(1)即採集到液體下降的流速，並將此值存儲在測控電路(1)中。同時通過氣壓計內的溫度傳感器(2)獲取當前液體降落時的溫度值，並將此值亦存儲在測控電路(1)中。測控電路(1)利用已輸入到數據存儲器(12)中的標準樣品的已知參數和液體流速及溫度值，測控電路(1)根據勃氏法的計算程序，便自動計算出該儀器特有的儀器常數，作為被測樣品的測量參考值。完成對標準樣品測試之後，就可對被測樣品進行測量，測量過程同上，不再贅述。但此時需將被測樣品的比重和空隙率通過鍵盤顯示電路(13)輸入到測控電路(1)中，利用上述已獲取的儀器常數，及由測控電路(1)所採集到的當前被測樣品的液體流速和當前溫度值，測控電路(1)根據勃氏法的計算程序，即自動計算出被測樣品的比表面積值，除通過鍵盤顯示電路(13)面板上的顯示器直觀顯示出被測樣品的測量結果外，還可通過微型印表機(7)將測量結果列印出來。
圖2為本實用新型電氣結構圖。由溫度傳感器(2)、上界傳感器(3)和下界傳感器(4)採集的數據直接輸入到測控電路(1)中存儲。測控電路(1)通過控制軟體控制電動閥門(5)、真空泵(6)及微型印表機(7)。
圖3為本實用新型測控電路(1)的原理圖。單片機(8)選用8031型，其P2.5～P2.7和WR及RD通過解碼器(9)產生的片選信號與數據存儲器(12)、A/D轉換器(14)和鍵盤顯示電路(13)相連接。8031的P0.0～P0.7通過地址鎖存器(10)提供給程序存儲器(11)、數據存儲器(12)和鍵盤顯示電路(13)的地址信號，同進P0.0～P0.7又作為程序存儲器(11)、數據存儲器(12)、鍵盤顯示電路(13)和A/D轉換器(14)的數據信號。為確保掉電時測控電路(1)中的數據存儲器(12)中的信息不丟失，為數據存儲器(12)加裝了掉電保護電路(15)。溫度傳感器(2)通過放大電路(17)與A/D轉換器(14)相連。8031通過光隔離及驅動電路(16)控制電動閥門(5)及真空泵(6)。
圖4為本實用新型的鍵盤顯示電路(13)面板示意圖。它由20個鍵、6個八段LED顯示器和6個發光二極體組成。測控電路(1)全部的工作均根據20個鍵的狀態，分別執行相應的操作，6個發光二極體分別表示當前測控電路(1)的操作狀態。6個八段LED顯示器分別表示當前測控電路(1)操作的結果。
圖5為本實用新型程序流程圖，主要包括測控電路(1)的控制軟體和勃氏法的計算軟體。控制軟體和勃氏法的計算軟體均預先存儲在測控電路(1)中的程序存儲器(11)中，通過鍵盤顯示電路(13)中的鍵盤控制測控電路(1)的全部操作。
權利要求1.一種智能比表面積測量儀，包括測控電路和氣壓計，樣器筒(19)通過進氣管(21)連接氣壓計(24)測試端，其特徵在於氣壓計(24)的粗玻璃管(20)上下端兩側分別設置上界傳感器(3)和下界傳感器(4)，在玻璃管(20)內安放溫度傳感器(2)，所述氣壓計(24)的抽氣端通過排氣管(22)與電動閥門(5)相連，該電動閥門(5)通過抽氣管(23)與真空泵(6)相連，所述測控電路(1)分別與電動閥門(5)、真空泵(6)、上下界傳感器(3、4)和溫度傳感器(2)相連接。
2.如權利要求1所述智能比表面積測量儀，其特徵在於所述上界傳感器(3)由上界紅外發射傳感器(3a)和上界紅外接收傳感器(3b)構成。
3.如權利要求1所述智能比表面積測量儀。其特徵在於所述下界傳感器(4)由下界紅外發射傳感器(4a)和下界紅外接收傳感器(4b)構成。
4.如權利要求1所述智能比表面積測量儀，其特徵在於所說測控電路(1)，由單片機(8)輸出通過解碼器(9)產生的片選信號與數據存儲器(12)、A/D轉換器(14)和鍵盤顯示電路(13)相連接，單片機(8)通過地址鎖存器(10)輸出地址信號和數據信號。
專利摘要本實用新型公開一種智能化比表面積測量儀，按國標要求對現有測量設備進行改造，在氣壓計玻璃管的上下端設置傳感器，它們可準確地記錄樣品測量時的液體流速和溫度。在測控電路中存放控制及計算軟體，整個測量過程自動進行。測量結果可顯示和列印，完全克服現有設備諸多人為因素的影響。按照國標規定的測試方法其測量誤差為3‰，超過國標規定的±2％的要求，同時將過去測量需幾小時縮短到幾分鐘，達到快速準確測量比表面積的目的，而且對操作人員要求不高。
文檔編號G01N15/08GK2216678SQ9424237
公開日1996年1月3日 申請日期1994年8月9日 優先權日1994年8月9日
發明者呂錫慶, 朱世鴻, 王彪 申請人:呂錫慶, 朱世鴻