基於超聲波測溫測距自動調節支架高度的調溫電熱套的製作方法

2023-05-02 06:19:02

本發明涉及加熱設備領域，具體涉及一種基於超聲波測溫測距自動調節支架高度的調溫電熱套。

背景技術：

電熱套是實驗室通用加熱儀器的一種，採用優質耐用高溫玻璃纖維做絕緣材料，電熱元件為封閉型，均包囊於絕緣層內，電熱套內裝有保溫隔熱材料，熱的利用率高、通常可以節電35%以上，多用於玻璃容器的精確控溫加熱。具有升溫快、加熱面積大、無明火、加熱均勻、操作簡便、安全省電、不易碰壞玻璃器皿等優點，可配用各種燒瓶，燒杯，錐形瓶，適用於科研、化工、油田、醫藥、大專院校和工礦等單位的化驗室、分析室和實驗室裡的各種液體的加溫、保溫、蒸餾等，是做精確控溫加熱試驗的最理想儀器。

近年來，超聲波由於檢測迅速、方便、計算簡單、易於做到實時控制，並且精度方面能達到工業實用的要求，因此得到了廣泛的應用。超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣介質中傳播，途中遇到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時，根據計時器記錄的時間和超聲波在空氣中的傳播速度就可以計算出發射點距離障礙物的距離，這就是超聲波根據時間差測距方法的原理。

通常在用電熱套加熱、蒸餾過程中，為了保證產品純度以及後續實驗的精確性，常常需要對溫度進行在線檢測和控制，目前，實驗室常用的檢測方法主要是使用溫度計，當溫度計顯示被加熱試劑溫度過高時便將加熱容器移動使其遠離電熱套芯，或取下電熱套待加熱容器中試劑冷卻後再繼續使用，這種方式嚴重影響實驗結果的精確性和實驗過程的連續性，而且實驗員人工操作極為不便。

技術實現要素：

本發明的目的是克服上述現有技術的不足，提供一種基於超聲波測溫測距自動調節支架高度的調溫電熱套，利用超聲波發射、接收裝置以及溫度傳感器，實現電熱套加熱過程中超聲波實時測溫測距功能，從而通過調整被加熱容器的安裝高度實現改善電熱套加熱溫度偏差的自動化控制。

為實現上述目的，本發明所採用的技術方案是：基於超聲波測溫測距自動調節支架高度的調溫電熱套，包括：電熱套殼體、電熱套芯、電源開關以及根部插入所述電熱套殼體內的固定支架，其中，所述電熱套芯安裝在所述電熱套殼體上表面，所述電熱套芯下面安裝有超聲測溫測距模塊，所述超聲測溫測距裝置與控制模塊連接，所述控制模塊與傳動裝置相連，所述傳動裝置與所述固定支架契合；所述超聲裝置用於超聲波的發送和接收，控制模塊用於接收超聲測溫測距模塊檢測的溫度和距離信號並發出對應控制信號，傳動裝置根據控制信號驅動固定支架上下移動，從而達到微調加熱容器和電熱套之間安裝距離來消除加熱溫度偏差的目的。

上述基於超聲波測溫測距自動調節支架高度的調溫電熱套，所述的超聲測溫測距模塊包括超聲波發送模塊、超聲波接收模塊及溫度傳感器。

上述基於超聲波測溫測距自動調節支架高度的調溫電熱套，所述的傳動裝置包括傳動齒輪和電機，所述傳動齒輪和所述電機轉動軸相連。

上述基於超聲波測溫測距自動調節支架高度的調溫電熱套，所述的固定支架根部帶有直齒齒條。

上述基於超聲波測溫測距自動調節支架高度的調溫電熱套，所述的電熱套芯上開有直徑2mm的圓孔，所述圓孔與所述的聲測溫測距模塊相對應。

上述基於超聲波測溫測距自動調節支架高度的調溫電熱套，所述的電熱套芯為無鹼玻璃纖維材質。

本發明的有益效果：應用超聲波、溫度傳感器、控制模塊，基於自動控制的原理提供了了一種基於超聲波測溫測距自動調節支架高度的調溫電熱套，實時檢測與實時控制被加熱試劑的溫度變化，通過調整電熱套上固定支架的高度實現電熱套芯與被加熱容器之間安裝距離的微調，最終使加熱溫度維持在設定溫度值的誤差範圍內，有效提高了整體實驗過程的連續性和後續實驗結果的準確性。

進一步的，本發明採用超聲波測溫測距時不接觸被測加熱容器，整體結構無活動部分，安裝維修方便，測量精度高，實現電熱套加熱過程溫度以及被加熱容器安裝距離的自動化控制，檢測迅速方便、計算簡單，設備結構簡單，使用方便，省時省力。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作出進一步詳細說明。

圖1是本發明基於超聲波測溫測距自動調節支架高度的調溫電熱套的結構示意圖；

附圖標記說明：1、電熱套殼體；2、電熱套芯；3、固定支架；4、傳動齒輪；5、電機；6、控制模塊；7、超聲測溫測距模塊。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變型和改進，這些都疏於本發明保護範圍。

如圖1所示，基於超聲波測溫測距自動調節支架高度的調溫電熱套，包括：電熱套殼體1、電熱套芯2以及根部插入所述電熱套殼體1內的固定支架3，其中，電熱套芯2安裝在電熱套殼體1上表面，電熱套芯2下面安裝有超聲測溫測距模塊7，所述電熱套芯2為無鹼玻璃纖維材質，在與電熱套芯2內對應安裝超聲測溫測距模塊7的位置開有直徑2mm的圓孔，這就避免其它中間介質對超聲信號的幹擾，有效地減少了超聲波信號發射與接收過程中的衰減，提高了檢測結果的精確性；所述控制模塊6與傳動裝置相連，傳動裝置具體包括傳動齒輪4和電機5，傳動齒輪4和電機5的轉動軸相連接，所述傳動裝置與所述固定支架3契合使用，相應的，固定支架3根部帶有直齒齒條，用於和圓柱形傳動齒輪4配對使用，置於電熱套殼體1內的固定支架3根部的直齒齒條和傳動齒輪4契合，露出在電熱套殼體1外的部分用於安裝十字夾及固定加熱容器。

具體地，超聲測溫測距模塊7包括超聲波發送模塊、超聲波接收模塊及溫度傳感器，超聲測溫測距模塊7用於超聲波信號的發送和接收，根據超聲波發射至接收器收到的反射波時間及超聲波在空氣中的傳播速度，即可利用時間差法得到電熱套芯2與加熱容器之間的距離，同時，超聲測溫測距模塊7內置放的溫度傳感器可以檢測到空氣介質的溫度變化值，一方面校正隨溫度變化引起的測距誤差值，另一方面監測加熱溫度偏差；當超聲測溫測距模塊7發出對應信號後，控制模塊6根據信號分析發出對應控制信號，當溫度偏高於設定溫度時，說明加熱容器與電熱套芯2間距過小，控制模塊6驅動電機5帶動傳動齒輪4工作，圓柱形傳動齒輪4配合固定支架3根部的直齒齒條，微調固定支架3高度使加熱容器遠離加熱套芯2，減少其受熱集中程度和受熱面積，達到調節降低溫度的目的；相反，當測得溫度偏低或距離過遠時，控制模塊6驅動電機5和傳動齒輪4降低固定支架3高度，減小加熱容器和電熱套芯2之間的安裝距離、消除加熱溫度偏差。最終，通過超聲測溫測距模塊7和控制模塊6的實時檢測與實時控制，使電熱套使用過程中被加熱試劑的溫度能維持在設定溫度值的誤差範圍內，有效提高了後續實驗結果的準確性，檢測迅速方便、節省人力。

本發明的工作原理是：超聲波測距是利用超聲波發射通過被測物體的反射回波接收後的時差來測量被測距離的，但超聲波在大氣中的傳播速度與溫度有關，因此利用了超聲波測溫測距模塊內安裝的溫度傳感器，把傳播速度隨著加熱溫度變化的信號送入控制模塊6中，控制模塊6通過讀取溫度變化值進行內部運算，校正隨溫度變化引起的測距誤差值，同時，根據測得的實際溫度值與反應所需設定溫度值的偏差微調固定支架高度，從而改變反應容器與電熱套芯2的距離，達到精確控制反應溫度的目的。

以上例舉僅僅是對本發明的舉例說明，並不構成對本發明的保護範圍的限制，凡是與本發明相同或相似的設計均屬於本發明的保護範圍之內。