專利名稱:多功能發(fā)氣量測定儀的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種測量氣體體積的裝置,具體為一種多功能發(fā)氣量測定儀。
背景技術:
目前在實驗室檢測、科學研究、工廠在線監(jiān)測等化學、物理或生物反應生成氣體體積量的測定領域主要采用流量計來測量氣體的體積。例如在工業(yè)用在線氣體體積量測定的流量計就分為10類,約有100多種;實驗室的氣體體積量測定流量計也有4類。但是現有測量氣體體積的流量計測定的是連續(xù)、有固定流量或有規(guī)律生成的氣體體積量。對于那些間歇性、非固定流量或無規(guī)律性的化學、物理或生物的氣體生成反應,現有測量氣體體積的流量計無法進行測量。
發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決現有測量氣體體積裝置無法對產生間歇性、非固定流量或無規(guī)律性氣體的化學、物理或生物反應所產生的氣體進行體積測量的問題,提供了一種多功能發(fā)氣量測定儀。并只以提供該測試儀的硬件結構為目的。
本發(fā)明是采用如下技術方案實現的一種多功能發(fā)氣量測定儀,包括箱體,箱體內設置有進排氣管道、與進排氣管道連接的恒溫管、與恒溫管連接的內裝有液體的緩沖罐、通過導管與緩沖罐連接的內置有液位傳感器、溫度傳感器的且頂部開口的測量管和與測量管內液位傳感器、溫度傳感器連接的數據處理顯示器。使用時,將進排氣管路與氣體發(fā)生裝置連通,如果該氣體發(fā)生裝置沒產生氣體(即無氣體進入緩沖罐),緩沖罐內的液面高度與測量管內的液面高度持平,測量管內的液位傳感器將液面高度信號傳至數據處理顯示器,經數據處理顯示器處理并顯示氣體體積為一固定值零;反之,氣體發(fā)生裝置產生的氣體經由進排氣管路進入恒溫管,在恒溫管的作用下,氣體保持固定溫度進入緩沖罐,隨著進入緩沖罐內的氣體增加,緩沖罐的氣體與測量管內相通的液體形成壓差,緩沖罐內的液面下降,測量管內的液面上升(即測量管內的液體體積增加,通過測量管內增加的液體體積增加量,除去緩沖罐與測量管壓差影響因素,即可換算出實際進入儀器中的氣體量),測量管內的液位傳感器、溫度傳感器不斷地將液面高度信號和溫度信號傳至數據處理顯示器,經數據處理顯示器換算處理(在相關軟件支持下)并顯示此時溫度為多少和該溫度下氣體體積具體為多少,直至最終顯示的氣體體積數據不再變化(該數據即該氣體發(fā)生裝置所產生氣體的體積量)。本發(fā)明的實質是采用現有的U形管原理,以壓入氣體體積與液體上升高度成比例為依據,以此實現對氣體體積的測量,如果簡單地利用U形管,由于U形管的截面尺寸較小,在測量大氣量氣體時,U形管勢必要很長,帶來箱體尺寸的無謂增加,不利于產品的實際制作。與現有技術相比,本發(fā)明在利用U形管原理的前提下,將U形管進氣側的管子以面積較大的罐體代替(即緩沖罐粗短,測量管細長),減小了氣體壓力帶來的液面下降(或上升)比例,有效降低產品的高度尺寸,利于產品的實際制作;罐體內進入氣體后,測量管內的液面高度會迅速地發(fā)生變化,具有極高的靈敏度,液面高度量由測量管內的液位傳感器取得并送至數據處理顯示器處理和顯示,結構簡單,使用方便。數據處理顯示器將由液位傳感器和溫度傳感器采集到的液位高度信號和溫度信號在相關軟件支持下處理換算出進入測試儀的氣體量,其實現上述功能的內部電路結構對電學領域的普通技術人員來講,都是公知且非常容易實現的,因此,本發(fā)明在獨立權利要求中對它們的內部電路結構未作具體描述;同時,由于恒溫管的采用,使得測試儀在統(tǒng)一的恒溫下進行氣體體積測量,測量的溫度基準統(tǒng)一。
本發(fā)明依據U形管原理,并對U形管作出相應改進,可對產生間歇性、非固定流量或無規(guī)律性氣體的反應所產生的全部反應氣體進行積累性測量,結構簡單,使用方便,適合各科研機構、實驗室使用,尤其適用于食品檢驗、化學反應檢測等需檢測產生氣體體積的領域。
圖1為本發(fā)明的內部結構原理示意圖;圖2為本發(fā)明的主視圖;圖3為圖2的側視圖;圖4為圖2的后視圖(打開后蓋);圖5為數據處理顯示器的電路原理圖;圖中1-進排氣管路;2-恒溫管;3-緩沖罐;4-測量管;5-數據處理顯示器;6-導管;7-液位傳感器;8-進氣管路;9-排氣管路;10-進排氣開關;11-三通閥;12-進氣孔;13-排氣孔;14-溫度傳感器。
具體實施例方式
一種多功能發(fā)氣量測定儀,包括箱體,箱體內設置有進排氣管道1、與進排氣管道1連接的恒溫管2、與恒溫管2連接的內裝有液體的緩沖罐3、通過導管6與緩沖罐3連接的內置有液位傳感器7、溫度傳感器14的且頂部開口的測量管4和與測量管4內液位傳感器7、溫度傳感器14連接的數據處理顯示器5。所述液位傳感器和溫度傳感器是現有公知產品,本發(fā)明采用的液位傳感器選用MPM436W型全封閉投入式微壓電容式變送傳感器,其精度高(0.2%)、穩(wěn)定性好、漂移小、可靠性高。
所述進排氣管路1兼顧進氣和排氣功用(既用于進氣,又用于排氣),具體實施時,與恒溫管2連接的進排氣管路1的另一端連接有三通閥11,其中一閥口與排氣管道9相連,另一閥口與進氣管道8相連,通過控制三通閥11的進排氣開關10來控制測量開始時的進氣和測量結束后的排氣,為單閥控制進、排氣。箱體上開有分別用于將進氣管道8和排氣管道9伸出箱體外的進氣孔12和排氣孔13。
所述的恒溫管2由蛇形管與外套于蛇形管的直管構成,直管與蛇形管之間裝有恒溫介質。恒溫管也可采用球形或列管式恒溫管,只要能對進入的氣體進行恒溫處理即可。恒溫管內實現恒溫的介質可以是空氣、水或有機溶劑。不論是蛇形恒溫管,還是球形或列管式恒溫管都是現有公知產品。
所述緩沖罐3的高度低于測量管4的高度,緩沖罐3的容積大于測量管4的容積。具體實施時,要求緩沖罐3比測量管4的容積大1倍以上;另外,緩沖罐的形狀可以是圓柱體、球體、方體甚至不規(guī)則多邊體。所述裝于緩沖罐和測量管內的液體為水、無機溶液或有機溶劑封閉液體。
本發(fā)明中緩沖罐、測量管和恒溫管的材質可選用高分子材料、金屬材料、硅酸鹽類制品。進排氣管路和用于連接緩沖罐、測量管和恒溫管的導管可用乳膠管、硅膠管或其它高分子材料制成。
另外,由于測量管4內設置有與數碼處理顯示器5連接的溫度傳感器14,使得數碼處理顯示器通過溫度傳感器測出緩沖罐和測量管內封閉液體的溫度,該溫度值與所測量氣體的溫度基本相近,把測定體積、測定時的大氣壓等數據帶入計算公式,可計算所測量氣體的體積、質量、質量分數等。
所述數據處理顯示器5的內部電路包含單片機芯片、與單片機芯片輸入端連接的A/D轉換器、其輸出端與A/D轉換器輸入端連接的線性補償電路、與單片機芯片輸出端連接的譯碼器和三極管驅動電路,以及串接于譯碼器和三極管驅動電路輸出端的數碼管。所述的線性補償電路是現有公知技術,是本領域技術人員很容易實現的。所述與單片機芯片輸出端連接的譯碼器和三極管驅動電路是常規(guī)驅動數碼管發(fā)光的譯碼驅動電路,該電路是現有公知技術。
本發(fā)明具體實施時,A/D轉換器選用美國MAXIM公司12位高精度串行A/D芯片MAX157,電路連接簡單、轉換速度快、精度高;單片機芯片選用型號為89c2051的單片機芯片;譯碼器選用74LS145型號。
在本發(fā)明處于使用狀態(tài)時,如果有氣體進入,最終使測量管內的液位高度發(fā)生變化,測量管內的液位傳感器測得的液位高度信號IN0,與由箱體內的溫度傳感器測得的溫度信號pt100一起分別傳至MAX157型A/D轉換器的第2引腳、第3引腳(溫度信號傳輸至A/D轉換器前經線性補償電路進行線性補償),液位高度信號IN0與溫度信號pt100經MAX157型A/D轉換器模數轉換后,經A/D轉換器的第7引腳、第8引腳、第6引腳分別輸入至89c2051型單片機芯片的第2引腳、第3引腳、第6引腳,在相關軟件支持下經單片機芯片換算、并補償因溫度引起的氣體體積誤差,最后得出進入本測試儀的氣體體積,經連接于單片機芯片輸出端第7到第9引腳的74LS145型譯碼器和第12到第19引腳的三極管驅動電路驅動數碼管顯示。
本發(fā)明的相關數據如下所示顯示方式4位數碼管(顯示體積)、3位數碼管(顯示溫度)
測量范圍0~800mm儀器精度0.2%供電電壓~220V50Hz工作溫度-10℃~50℃
權利要求
1.一種多功能發(fā)氣量測定儀,包括箱體,其特征在于箱體內設置有進排氣管道(1)、與進排氣管道(1)連接的恒溫管(2)、與恒溫管(2)連接的內裝有液體的緩沖罐(3)、通過導管(6)與緩沖罐(3)連接的內置有液位傳感器(7)、溫度傳感器(14)的且頂部開口的測量管(4)和與測量管(4)內液位傳感器(7)、溫度傳感器(14)連接的數據處理顯示器(5)。
2.根據權利要求1所述的多功能發(fā)氣量測定儀,其特征在于所述緩沖罐(3)的高度低于測量管(4)的高度,緩沖罐(3)的容積大于測量管(4)的容積。
3.根據權利要求1或2所述的多功能發(fā)氣量測定儀,其特征在于與恒溫管(2)連接的進排氣管路(1)的另一端連接有三通閥(11),其中一閥口與排氣管道(9)相連,另一閥口與進氣管道(8)相連。
4.根據權利要求1或2所述的多功能發(fā)氣量測定儀,其特征在于所述數據處理顯示器(5)的內部電路包含單片機芯片、與單片機芯片輸入端連接的A/D轉換器、其輸出端與A/D轉換器輸入端連接的線性補償電路、與單片機芯片輸出端連接的譯碼器和三極管驅動電路,以及串接于譯碼器和三極管驅動電路輸出端的數碼管。
5.根據權利要求3所述的多功能發(fā)氣量測定儀,其特征在于所述數據處理顯示器(5)的內部電路包含單片機芯片、與單片機芯片輸入端連接的A/D轉換器、其輸出端與A/D轉換器輸入端連接的線性補償電路、與單片機芯片輸出端連接的譯碼器和三極管驅動電路,以及串接于譯碼器和三極管驅動電路輸出端的數碼管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量氣體體積的裝置,具體為一種多功能發(fā)氣量測定儀。本發(fā)明解決了現有測量氣體體積裝置無法對產生間歇性、非固定流量或無規(guī)律性氣體的化學、物理或生物反應所產生的氣體進行體積測量的問題,該多功能發(fā)氣量測定儀,包括箱體,箱體內設置有進排氣管道、與進排氣管道連接的恒溫管、與恒溫管連接的內裝有液體的緩沖罐、通過導管與緩沖罐連接的內置有液位傳感器、溫度傳感器的且頂部開口的測量管和與測量管內液位傳感器、溫度傳感器連接的數據處理顯示器。本發(fā)明依據U形管原理,并對U形管作出相應改進,結構簡單,使用方便,適合各科研機構、實驗室使用,尤其適用于食品檢驗、化學反應檢測等需檢測產生氣體體積的領域。
文檔編號G01F22/00GK1865865SQ200610012819
公開日2006年11月22日 申請日期2006年6月7日 優(yōu)先權日2006年6月7日
發(fā)明者李學哲, 趙金亮, 張潤生 申請人:李學哲