CN100383497C - 多功能发气量测定仪 - Google Patents

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本发明涉及一种测量气体体积的装置，具体为一种多功能发气量测定仪。本发明解决了现有测量气体体积装置无法对产生间歇性、非固定流量或无规律性气体的化学、物理或生物反应所产生的气体进行体积测量的问题，该多功能发气量测定仪，包括箱体，箱体内设置有进排气管道、与进排气管道连接的恒温管、与恒温管连接的内装有液体的缓冲罐、通过导管与缓冲罐连接的内置有液位传感器、温度传感器的且顶部开口的测量管和与测量管内液位传感器、温度传感器连接的数据处理显示器。本发明依据U形管原理，并对U形管作出相应改进，结构简单，使用方便，适合各科研机构、实验室使用，尤其适用于食品检验、化学反应检测等需检测产生气体体积的领域。

Description

多功能发气量测定仪
技术领域
本发明涉及一种测量气体体积的装置，具体为一种多功能发气量测定仪。
背景技术
目前在实验室检测、科学研究、工厂在线监测等化学、物理或生物反应生成气体体积量的测定领域主要采用流量计来测量气体的体积。例如：在工业用在线气体体积量测定的流量计就分为10类，约有100多种；实验室的气体体积量测定流量计也有4类。但是现有测量气体体积的流量计测定的是连续、有固定流量或有规律生成的气体体积量。对于那些间歇性、非固定流量或无规律性的化学、物理或生物的气体生成反应，现有测量气体体积的流量计无法进行测量。
发明内容
本发明为了解决现有测量气体体积装置无法对产生间歇性、非固定流量或无规律性气体的化学、物理或生物反应所产生的气体进行体积测量的问题，提供了一种多功能发气量测定仪。并只以提供该测试仪的硬件结构为目的。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种多功能发气量测定仪，包括箱体，箱体内设置有进排气管道、与进排气管道连接的恒温管、与恒温管连接的内装有液体的缓冲罐、通过导管与缓冲罐连接的内置有液位传感器、温度传感器的且顶部开口的测量管和与测量管内液位传感器、温度传感器连接的数据处理显示器。使用时，将进排气管路与气体发生装置连通，如果该气体发生装置没产生气体(即无气体进入缓冲罐)，缓冲罐内的液面高度与测量管内的液面高度持平，测量管内的液位传感器将液面高度信号传至数据处理显示器，经数据处理显示器处理并显示气体体积为一固定值零；反之，气体发生装置产生的气体经由进排气管路进入恒温管，在恒温管的作用下，气体保持固定温度进入缓冲罐，随着进入缓冲罐内的气体增加，缓冲罐的气体与测量管内相通的液体形成压差，缓冲罐内的液面下降，测量管内的液面上升(即测量管内的液体体积增加，通过测量管内增加的液体体积增加量，除去缓冲罐与测量管压差影响因素，即可换算出实际进入仪器中的气体量)，测量管内的液位传感器、温度传感器不断地将液面高度信号和温度信号传至数据处理显示器，经数据处理显示器换算处理(在相关软件支持下)并显示此时温度为多少和该温度下气体体积具体为多少，直至最终显示的气体体积数据不再变化(该数据即该气体发生装置所产生气体的体积量)。本发明的实质是采用现有的U形管原理，以压入气体体积与液体上升高度成比例为依据，以此实现对气体体积的测量，如果简单地利用U形管，由于U形管的截面尺寸较小，在测量大气量气体时，U形管势必要很长，带来箱体尺寸的无谓增加，不利于产品的实际制作。与现有技术相比，本发明在利用U形管原理的前提下，将U形管进气侧的管子以面积较大的罐体代替(即缓冲罐粗短，测量管细长)，减小了气体压力带来的液面下降(或上升)比例，有效降低产品的高度尺寸，利于产品的实际制作；罐体内进入气体后，测量管内的液面高度会迅速地发生变化，具有极高的灵敏度，液面高度量由测量管内的液位传感器取得并送至数据处理显示器处理和显示，结构简单，使用方便。数据处理显示器将由液位传感器和温度传感器采集到的液位高度信号和温度信号在相关软件支持下处理换算出进入测试仪的气体量，其实现上述功能的内部电路结构对电学领域的普通技术人员来讲，都是公知且非常容易实现的，因此，本发明在独立权利要求中对它们的内部电路结构未作具体描述；同时，由于恒温管的采用，使得测试仪在统一的恒温下进行气体体积测量，测量的温度基准统一。
本发明依据U形管原理，并对U形管作出相应改进，可对产生间歇性、非固定流量或无规律性气体的反应所产生的全部反应气体进行积累性测量，结构简单，使用方便，适合各科研机构、实验室使用，尤其适用于食品检验、化学反应检测等需检测产生气体体积的领域。
附图说明
图1为本发明的内部结构原理示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为图2的侧视图；
图4为图2的后视图(打开后盖)；
图5为数据处理显示器的电路原理图；
图中：1-进排气管路；2-恒温管；3-缓冲罐；4-测量管；5-数据处理显示器；6-导管；7-液位传感器；8-进气管路；9-排气管路；10-进排气开关；11-三通阀；12-进气孔；13-排气孔；14-温度传感器。
具体实施方式
一种多功能发气量测定仪，包括箱体，箱体内设置有进排气管道1、与进排气管道1连接的恒温管2、与恒温管2连接的内装有液体的缓冲罐3、通过导管6与缓冲罐3连接的内置有液位传感器7、温度传感器14的且顶部开口的测量管4和与测量管4内液位传感器7、温度传感器14连接的数据处理显示器5。所述液位传感器和温度传感器是现有公知产品，本发明采用的液位传感器选用MPM436W型全封闭投入式微压电容式变送传感器，其精度高(0.2％)、稳定性好、漂移小、可靠性高。
所述进排气管路1兼顾进气和排气功用(既用于进气，又用于排气)，具体实施时，与恒温管2连接的进排气管路1的另一端连接有三通阀11，其中一阀口与排气管道9相连，另一阀口与进气管道8相连，通过控制三通阀11的进排气开关10来控制测量开始时的进气和测量结束后的排气，为单阀控制进、排气。箱体上开有分别用于将进气管道8和排气管道9伸出箱体外的进气孔12和排气孔13。
所述的恒温管2由蛇形管与外套于蛇形管的直管构成，直管与蛇形管之间装有恒温介质。恒温管也可采用球形或列管式恒温管，只要能对进入的气体进行恒温处理即可。恒温管内实现恒温的介质可以是空气、水或有机溶剂。不论是蛇形恒温管，还是球形或列管式恒温管都是现有公知产品。
所述缓冲罐3的高度低于测量管4的高度，缓冲罐3的容积大于测量管4的容积。具体实施时，要求缓冲罐3比测量管4的容积大1倍以上；另外，缓冲罐的形状可以是圆柱体、球体、方体甚至不规则多边体。所述装于缓冲罐和测量管内的液体为水、无机溶液或有机溶剂封闭液体。
本发明中缓冲罐、测量管和恒温管的材质可选用高分子材料、金属材料、硅酸盐类制品。进排气管路和用于连接缓冲罐、测量管和恒温管的导管可用乳胶管、硅胶管或其它高分子材料制成。
另外，由于测量管4内设置有与数码处理显示器5连接的温度传感器14，使得数码处理显示器通过温度传感器测出缓冲罐和测量管内封闭液体的温度，该温度值与所测量气体的温度基本相近，把测定体积、测定时的大气压等数据带入计算公式，可计算所测量气体的体积、质量、质量分数等。
所述数据处理显示器5的内部电路包含单片机芯片、与单片机芯片输入端连接的A/D转换器、其输出端与A/D转换器输入端连接的线性补偿电路、与单片机芯片输出端连接的译码器和三极管驱动电路，以及串接于译码器和三极管驱动电路输出端的数码管。所述的线性补偿电路是现有公知技术，是本领域技术人员很容易实现的。所述与单片机芯片输出端连接的译码器和三极管驱动电路是常规驱动数码管发光的译码驱动电路，该电路是现有公知技术。
本发明具体实施时，A/D转换器选用美国MAXIM公司12位高精度串行A/D芯片MAX157，电路连接简单、转换速度快、精度高；单片机芯片选用型号为89c2051的单片机芯片；译码器选用74LS145型号。
在本发明处于使用状态时，如果有气体进入，最终使测量管内的液位高度发生变化，测量管内的液位传感器测得的液位高度信号IN0，与由箱体内的温度传感器测得的温度信号pt100一起分别传至MAX157型A/D转换器的第2引脚、第3引脚(温度信号传输至A/D转换器前经线性补偿电路进行线性补偿)，液位高度信号IN0与温度信号pt100经MAX157型A/D转换器模数转换后，经A/D转换器的第7引脚、第8引脚、第6引脚分别输入至89c2051型单片机芯片的第2引脚、第3引脚、第6引脚，在相关软件支持下经单片机芯片换算、并补偿因温度引起的气体体积误差，最后得出进入本测试仪的气体体积，经连接于单片机芯片输出端第7到第9引脚的74LS145型译码器和第12到第19引脚的三极管驱动电路驱动数码管显示。
本发明的相关数据如下所示：
显示方式：4位数码管(显示体积)、3位数码管(显示温度)
测量范围：0～800mm
仪器精度：0.2％
供电电压：～220V50Hz
工作温度：-10℃～50℃

Claims (5)

1.一种多功能发气量测定仪，包括箱体，其特征在于箱体内设置有进排气管道(1)、与进排气管道(1)连接的恒温管(2)、与恒温管(2)连接的内装有液体的缓冲罐(3)、通过导管(6)与缓冲罐(3)连接的内置有液位传感器(7)、温度传感器(14)的且顶部开口的测量管(4)和与测量管(4)内液位传感器(7)、温度传感器(14)连接的数据处理显示器(5)，缓冲罐(3)的高度低于测量管(4)的高度。
2.根据权利要求1所述的多功能发气量测定仪，其特征在于所述缓冲罐(3)的容积大于测量管(4)的容积。
3.根据权利要求1或2所述的多功能发气量测定仪，其特征在于与恒温管(2)连接的进排气管路(1)的另一端连接有三通阀(11)，其中一阀口与排气管道(9)相连，另一阀口与进气管道(8)相连。
4.根据权利要求1或2所述的多功能发气量测定仪，其特征在于所述数据处理显示器(5)的内部电路包含单片机芯片、与单片机芯片输入端连接的A/D转换器、其输出端与A/D转换器输入端连接的线性补偿电路、与单片机芯片输出端连接的译码器和三极管驱动电路，以及串接于译码器和三极管驱动电路输出端的数码管。
5.根据权利要求3所述的多功能发气量测定仪，其特征在于所述数据处理显示器(5)的内部电路包含单片机芯片、与单片机芯片输入端连接的A/D转换器、其输出端与A/D转换器输入端连接的线性补偿电路、与单片机芯片输出端连接的译码器和三极管驱动电路，以及串接于译码器和三极管驱动电路输出端的数码管。
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