CN101303318A - 冰点仪的冰点温度测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种冰点仪的冰点温度测量系统，包括有：制冷装置、制冷装置温度采集单元、样品温度采集单元、以及制冷温度控制单元，所述的制冷装置温度采集单元和样品温度采集单元的信号输入端分别连接制冷装置，而信号输出端分别连接制冷温度控制单元。制冷装置包括有与制冷温度控制单元相连的制冷器，与制冷器相连的铜块和设置在铜块内的冰点仪的冰点样品。本发明通过测量溶液的冰点，进而得到溶液的渗透压摩尔浓度，能够在室温条件下对溶液冰点进行精确测量，重复可靠性强。本发明的测量分辨力高，可达到0.001℃；测量范围大，－6～0℃，对应渗透压摩尔浓度为0～3000mOSmol/kgH2O；在标定样品温度传感器过程中，采用拟合指数曲线的方法，使温度测量结果更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度测量装置。特别是涉及一种能够室温条件下对溶液冰点进行精确测量，重复可靠性强的冰点仪的冰点温度测量系统。
背景技术
医药领域尤其是制作注射剂等药物制剂必须考虑其渗透压摩尔浓度，过高或过低的渗透压摩尔浓度会导致人体细胞干死或细胞壁破裂等严重后果，而溶液冰点下降值与溶液的渗透压摩尔浓度成比。任何溶液如果其单位体积所溶解的颗粒总数相同，则引起溶液冰点下降的值也相同，溶液的这个性质只取决于溶液中溶质分子的含量而与溶质的种类无关，因此可以通过测量溶液的冰点下降值可以算出对应溶液的渗透压摩尔浓度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够室温条件下对溶液冰点进行精确测量，重复可靠性强的冰点仪的冰点温度测量系统。
本发明所采用的技术方案是：一种冰点仪的冰点温度测量系统，包括有：制冷装置、制冷装置温度采集单元、样品温度采集单元、以及制冷温度控制单元，所述的制冷装置温度采集单元和样品温度采集单元的信号输入端分别连接制冷装置，而信号输出端分别连接制冷温度控制单元。
所述的制冷装置包括有与制冷温度控制单元相连的制冷器，与制冷器相连的铜块和设置在铜块内的冰点仪的冰点样品。
所述的制冷装置温度采集单元是由与铜块相连的热敏电阻构成，所述的热敏电阻的另一端与制冷温度控制单元相连。
所述的样品温度采集单元包括有与冰点仪的冰点样品相连的样品温度采集电路，和与样品温度采集电路相连的滤波电路，所述的滤波电路的输出端与制冷温度控制单元相连。
所述的制冷温度控制单元包括有与制冷装置中的铜块相连的温度传感器，与温度传感器的信号输出端相连的控制芯片，与控制芯片相连的分压及电压比较电路，所述的控制芯片还连接样品温度采集单元的输出端，所述的分压及电压比较电路的输出端连接制冷装置中的制冷器，分压及电压比较电路的信号输入端还连接制冷装置温度采集单元。
本发明的冰点仪的冰点温度测量系统，通过测量溶液的冰点，进而得到溶液的渗透压摩尔浓度，能够在室温条件下对溶液冰点进行精确测量，重复可靠性强。本发明的测量分辨力高，可达到0.001℃；测量范围大，-6～0℃，对应渗透压摩尔浓度为0～3000mOSmol/kgH2O；在标定样品温度传感器过程中，采用拟合指数曲线的方法，使温度测量结果更加准确。
附图说明
图1是本发明的整体框图；
图2是样品温度采集单元的电路原理图；
图3是分压及电压比较电路的电路原理图；
图4是控制芯片的外围电路原理图；
图5是结冰曲线示意图。
其中：
1：制冷装置 11：制冷器
12：铜块 13：冰点仪的冰点样品
2：制冷装置温度采集单元 3：样品温度采集单元
31：样品温度采集电路 32：滤波电路
4：制冷温度控制单元 41：温度传感器
42：控制芯片 43：分压及电压比较电路
具体实施方式
下面结合实施例附图对本发明的冰点仪的冰点温度测量系统做出详细说明。
如图1所示，本发明的冰点仪的冰点温度测量系统，包括有：制冷装置1、制冷装置温度采集单元2、样品温度采集单元3、以及制冷温度控制单元4，所述的制冷装置温度采集单元2和样品温度采集单元3的信号输入端分别连接制冷装置1，而信号输出端分别连接制冷温度控制单元4。
其中，所述的制冷装置1包括有与制冷温度控制单元4相连的半导体制冷器11，与制冷器11相连的铜块12和设置在铜块12内的冰点仪的冰点样品13。半导体制冷器11是采用型号为TEC1-07106的半导体制冷片，是由中国电子科技集团公司第十八研究所生产。所述的铜块12的背面紧贴制冷器片的冷面。
所述的制冷装置温度采集单元2是由与铜块12相连的热敏电阻R′x构成，所述的热敏电阻R′x的另一端与制冷温度控制单元4相连。
所述的样品温度采集单元3包括有与冰点仪的冰点样品13相连的样品温度采集电路31，和与样品温度采集电路31相连的滤波电路32，所述的滤波电路32的输出端与制冷温度控制单元4相连。
样品温度采集单元的电路原理如图2所示，把样品温度传感器Rx置于被测样品溶液中，样品温度传感器Rx把温度信号转换成电信号，信号经过滤波以模拟量的形式到输出端b与控制芯片42的信号输入端相连。样品温度传感器Rx采用美国SENSOR公司的负温度系数的热敏电阻，其具体型号为SP60A202051/2。该型号的热敏电阻采用玻璃封装形式，因此能够检测液体温度，其探头顶部直径为0.06英寸(1.52毫米)，在25摄氏度时的标准阻值为2000欧姆，误差为±5％。
所述的制冷温度控制单元4包括有与制冷装置1中的铜块12相连的温度传感器41，与温度传感器41的信号输出端相连的控制芯片42，与控制芯片42相连的分压及电压比较电路43，所述的控制芯片42还连接样品温度采集单元3中的滤波电路32的输出端b，所述的分压及电压比较电路43的输出端连接制冷装置1中的制冷器11，分压及电压比较电路43的信号输入端还连接制冷装置温度采集单元2，即热敏电阻R′x。
制冷温度测量部分采用的是型号为DS18B20的温度传感器，将DS18B20贴在用于制冷的铜块12上，它就会将温度信号以数字形式送入控制芯片MSC1210；
如图3所示，作为制冷装置温度采集单元2的负温度系数的热敏电阻R′x附着在制冷铜块12上，并将热敏电阻R′x连入分压电路和由控制芯片MSC1210控制的电压比较电路中，当铜块12温度高于设定值时，热敏电阻R′x分压变小，比较电路给半导体制冷器11通电，开始制冷，铜块12温度低于设定温度时，半导体制冷器11断电，制冷停止。
冰点仪工作在三个温度状态，第一个温度状态是待机状态，即室温状态，在此状态下温度设定值较高，制冷器无需工作，参考电压值设定较低。第二个温度状态是制冷状态，即仪器处于工作过程中，温度设定值在-7℃左右，参考电压值应设定较高。第三个温度状态是准备状态，温度设定在3℃左右，在此状态下，仪器可以快速进入工作状态温度，而无需等待较长时间，参考电压应设定在此温度下热敏电阻的分压值。对应与仪器的三个状态，设计了三组分压电路，如图3所示，CD4052为一个多路选择器，通过由控制芯片42对CD4052的A管脚和B管脚的电平控制，来选择X与xX(x＝0，1，2)相通，每个xX都接一种状态对应的参考电压，通过这种方法，制芯片42可以控制仪器工作状态的快速转换。
控制芯片42的外围电路连接如图4所示。
下面结合图5说明本发明的工作原理：
当系统刚开始工作时，铜块的温度为室温，热敏电阻和控制芯片MSC1210通过电压比较电路控制半导体制冷器制冷，铜块温度开始下降，待测溶液的温度也随之下降(图2中AC段)；当温度下降到-7℃左右时(图2中C点)，虽然温度早已低于溶液冰点，但溶液并未结冰；此时对溶液施加扰动，溶液会立即结冰，由于结晶放热，溶液温度会迅速上升(图2中CD段)，在溶液的结冰过程中温度保持不变(图2中DE段)，此时温度即为溶液冰点，待溶液全部结冰后，温度再次开始下降(E点之后)；控制控制芯片MSC1210时刻采集滤波后的模拟电压值，并进行A/D转换，当电压有明显跳变并在跳变后电压值较长时间保持不变(5秒内变化不超过0.01mV)，即认为溶液已经开始结冰，采集到的电压值为溶液冰点对应的电压值，再通过已知的电压和温度关系，得到溶液冰点值。在制冷过程中，控制芯片MSC1210通过温度传感器DS18B20实时监视制冷铜块温度，温度长时间达不到-7℃，可进行系统报警。
Claims (5)
1.一种冰点仪的冰点温度测量系统，其特征在于，包括有：制冷装置(1)、制冷装置温度采集单元(2)、样品温度采集单元(3)、以及制冷温度控制单元(4)，所述的制冷装置温度采集单元(2)和样品温度采集单元(3)的信号输入端分别连接制冷装置(1)，而信号输出端分别连接制冷温度控制单元(4)。
2.根据权利要求1所述的冰点仪的冰点温度测量系统，其特征在于，所述的制冷装置(1)包括有与制冷温度控制单元(4)相连的制冷器(11)，与制冷器(11)相连的铜块(12)和设置在铜块(12)内的冰点仪的冰点样品(13)。
3.根据权利要求1或2所述的冰点仪的冰点温度测量系统，其特征在于，所述的制冷装置温度采集单元(2)是由与铜块(12)相连的热敏电阻构成，所述的热敏电阻的另一端与制冷温度控制单元(4)相连。
4.根据权利要求1或2所述的冰点仪的冰点温度测量系统，其特征在于，所述的样品温度采集单元(3)包括有与冰点仪的冰点样品(13)相连的样品温度采集电路(31)，和与样品温度采集电路(31)相连的滤波电路(32)，所述的滤波电路(32)的输出端与制冷温度控制单元(4)相连。
5.根据权利要求1或2或3所述的冰点仪的冰点温度测量系统，其特征在于，所述的制冷温度控制单元(4)包括有与制冷装置(1)中的铜块(12)相连的温度传感器(41)，与温度传感器(41)的信号输出端相连的控制芯片(42)，与控制芯片(42)相连的分压及电压比较电路(43)，所述的控制芯片(42)还连接样品温度采集单元(3)的输出端，所述的分压及电压比较电路(43)的输出端连接制冷装置(1)中的制冷器(11)，分压及电压比较电路(43)的信号输入端还连接制冷装置温度采集单元(2)。
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2008
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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