CN105486726A - 一种材料光热效应测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种材料光热效应测试装置，包括：产生用于照射待测样品的激光的激光器；用于测试所述待测样品的温度变化并将所测得的温度变化转换为电信号的热电阻；将来自所述热电阻的电信号放大并数字化的信号调理单元；控制所述激光器发射激光的控制单元，所述控制单元还配置为接收并显示来自所述信号调理单元的数据。本发明能够对已合成材料的光热转换性能进行自动测试表征，智能化管理，提高工作效率。

Description

一种材料光热效应测试装置

技术领域

本发明涉及一种材料光学性能测试装置，更具体地，涉及一种材料光热效应测试装置。

背景技术

癌症，又称恶性肿瘤，已经成为全球死亡的首要原因。肿瘤光热治疗最近几年越来越为研究者所青睐，这是一种重要的微创治疗技术，该技术利用光热转换试剂将光能转换为热能，从而达到以高温杀死病变细胞或组织的目的。由于生物体本身对波长700～1100nm的近红外区域光吸收很少，导致这个区域的光具有非常好的生物组织穿透性，因此近红外光热疗备受关注。

光热治疗方式大部分都需要借助光热试剂这一介质。目前研究比较多的近红外光热转换试剂主要分为贵金属纳米材料、碳材料、有机化合物、还有硫属铜基纳米材料、金属基光热材料等。很多材料在近红外区有吸收效应，能将近红外光的能量转变为热能。然而，材料在近红外有吸收不一定就是理想的光热试剂，这就需要材料自身有较理想的光热转换效率。对合成出的材料进行光热转换性能测试表征，是材料研究中必不可少的工作。

目前尚无商业化的材料光热测试仪器，相关文献中进行的光热测试均为按实验需要搭建，测试条件离散性大，测试受环境影响大；全部测试工作需要操作人员手工完成，测试效率低下；测试全程不能离开，在进行一些有毒材料的光热效应测试时影响操作人员身体健康；受测试者人为因素影响，测试数据的读取和记录离散性较大；测试结果的归档保存碎片化，不利于工作长期连续性，不利于在海量数据中进行对比挖掘潜在用途。

计算机技术使得材料光热效应的自动化测试有可靠的实现条件，将新兴的物联网技术与传统测试表征仪器相结合，利用局域网或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和待测材料等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络，使操作人员可以在空间上与测试工作分离，为其它材料学表征工作提高工作效率提供了一种触类旁通的借鉴参考。

发明内容

鉴于以上所述，本发明的目的在于：提供一种材料光热效应测试装置，对已合成材料的光热转换性能进行自动测试表征，智能化管理，提高工作效率。

解决问题的手段：

为了实现上述目的，本发明提供一种材料光热效应测试装置，包括：产生用于照射待测样品的激光的激光器；用于测试所述待测样品的温度变化并将所测得的温度变化转换为电信号的热电阻；将来自所述热电阻的电信号放大并数字化的信号调理单元；控制所述激光器发射激光的控制单元，所述控制单元还配置为接收并显示来自所述信号调理单元的数据。

采用本发明的材料光热效应测试装置代替纯人工工作，通过控制单元控制激光器产生激光照射待测样品，通过热电阻测试待测样品的温度变化并将所测得的温度变化转换为电信号，利用信号调理单元将来自热电阻的电信号放大并数字化后输送至控制单元，控制单元接收并显示来自信号调理单元的数据。由此可对已合成材料的光热转换性能进行自动测试表征，提高了工作效率。进一步地，也可通过互联网分享测得的数据。

又，在本发明中，也可以是，所述控制单元还配置为当发生预设事件时发出报警信号。所述预设事件包括但不限于在程序中监测到被测试样品温度高于预设值等。

根据本发明，当发生预设事件时控制单元可以向操作人员发出报警信号，由此在测试进行中操作人员可与测试工作分离，直至接到报警信号后才重新关注测试过程。

考虑到手机短信或电子邮件发送、到达的时间不可控，网络通信尚不足够可靠，甚至在极端条件下会丢失，操作人员查看也不及时，为了使离场操作人员在最可靠的方式下最早获得报警提示。优选地，本发明还具备调制解调器，以及连接在所述调制解调器上的固定电话线，所述控制单元还配置为当发生所述预设事件时，发送AT指令以主动拨打预留的电话进行报警。

手机是日常工作与生活中必备器材，操作人员离场时只要随身携带手机，测试装置在满足设定的条件时，会主动拨打预留的号码进行提示。操作人员从来电显示可以知道该呼叫由仪器发出，不需要接听而直接挂断，因此不产生费用，之后操作人员即可重新关注测试过程。

为了方便操作人员通过联网方式远程监控，优选的是，本发明还具备通过互联网远程控制所述控制单元的监控终端设备。

根据本发明将控制该测试装置的计算机接入互联网，安装远程控制软件，开放远程登录权限，在远程计算机、手机或平板电脑等远程终端上安装远程控制软件，并将远程终端接入互联网，远程登录控制该测试装置的计算机，从而实现与测试主机的通信。

又，在本发明中，也可以是，所述待测样品容纳于样品池中，所述样品池和所述热电阻配置于箱体中，所述箱体内还设有准直镜头组件；所述激光器设置于所述箱体外，所述激光器发出的激光通过光纤引入所述箱体内，经过所述准直镜头组件后照射在所述样品池内的所述待测样品上。

根据本发明，通过将样品池等组件配置于箱体中，可避免一些有毒材料的光热效应测试时影响操作人员身体健康。此外激光器发出的激光通过光纤引入箱体内，经过准直镜头组件变成平行光输出后，有利于将激光直接照射在样品池内的待测样品上以进行测试。

又，在本发明中，也可以是，所述箱体内还设有位于所述准直镜头组件与所述样品池之间的光闸。

根据本发明，可通过控制光闸实现准直镜头组件与待测样品之间的激光的通断。

又，在本发明中，也可以是，所述控制单元还具备用于存储所述数据的存储部。

根据本发明，通过该存储器可存储大量的测试数据，有利于测试工作长期连续性，并在海量数据中进行对比挖掘潜在用途。

本发明方便监控测试过程及测试数据的记录和保存，在发生预设事件时主动报警，使得操作人员可在空间上与测试工作分离，智能化管理，提高工作效率。

根据下述具体实施方式并参考附图，将更好地理解本发明的上述内容及其它目的、特征和优点。

附图说明

图1是根据本发明一实施形态的材料光热效应测试装置的示意性框图；

图2是根据本发明一实施形态的材料光热效应测试装置的结构示意图；

附图标记：

1半导体激光器

2光纤

3箱体

4准直镜头组件

5光闸

6样品池

7热电阻

8信号调理电路

9PC机

10以太网接入网线

11中国电信固定电话线。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例进一步描述本发明的技术方案。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，因此，本发明不限于以下实施形态，在不脱离发明的主旨的范围内可以增加、删除、变更。

针对现有技术中人工测试材料光热效应的种种不利之处，本发明提供了一种能够对已合成材料的光热转换性能进行自动测试表征的材料光热效应测试装置。

具体地，以测试中国科学院上海硅酸盐研究所制备的CuS光热材料样品为例，对根据本发明一实施形态的材料光热效应测试装置进行说明。

图1和图2分别示出了根据本发明一实施形态的材料光热效应测试装置的示意性框图和结构示意图。如图2所示，本实施形态中的材料光热效应测试装置，包括产生用于照射待测样品的激光的激光器，该激光器例如可以是半导体激光器1。该测试装置还具备用于测试待测样品的温度变化并将所测得的温度变化转换为电信号的热电阻7，以及将来自热电阻7的电信号放大并数字化的信号调理单元，即图2所示的信号调理电路8。此外，该测试装置还具备控制激光器发射激光的控制单元，控制单元还配置为接收并显示来自信号调理单元的数据。在本实施形态中，控制单元可以是PC机9。在该PC机9上还可连有以太网接入网线10以及中国电信固定电话线11。

又，还如图2所示，待测样品容纳于样品池6中，样品池6和热电阻7配置于箱体3中，箱体3内还设有准直镜头组件4以及位于准直镜头组件4与样品池6之间的光闸5。

如图2所示，半导体激光器1、箱体3、信号调理电路8、PC机9安放在工作台上。准直镜头组件4、光闸5、样品池6、热电阻7安装在箱体3内部。上述光闸5可由PC机9上的软件控制实现开闭，从而实现激光的通断。上述PC机9内置调制解调器。

上述半导体激光器1具有调节激光输出功率的功能。半导体激光器1发出的激光通过光纤2引入箱体3内，经过准直镜头组件4变成平行光输出，通过PC机端的软件控制闸5开启通光模式，激光直接照射在样品池6内的待测光热材料上。热电阻7将材料温度的变化转化为电信号，经信号调理电路8送入PC机9进行实时显示并记录。在本实施形态中，该信号调理电路8例如可通过RS485接口与PC机9进行通信。

PC机9上安装有远程控制软件（例如TeamViewer等），PC机9可通过以太网接入网线10接入互联网，应理解，互联网的接入方式包括但不限于以太网、Wi-Fi、电力载波，以及中国移动、中国联通、中国电信三大运营商提供的2G/3G/4G无线上网方式。

在已接入互联网的远程终端上也安装有该远程控制软件，并通过该远程控制软件远程联接PC机9，其中远程终端包括但不限于计算机、智能手机、平板电脑等任何可以安装远程控制软件的设备。

此外，操作人员可在PC机9上编写的软件中预留报警电话号码或电子邮箱，当发生预设事件即满足设定的条件时，软件利用AT指令通过拨打电话、发送短信或发送电子邮件等方式进行主动报警。此时，操作人员可以同时通过远程和本地的方式监控测试的状态或实验的进行。所述预设事件包括但不限于在程序中监测到被测试样品温度高于预设值等。

但是，考虑到手机短信或电子邮件发送、到达的时间不可控，网络通信尚不足够可靠，甚至在极端条件下会丢失，操作人员查看也不及时，为了使离场操作人员在最可靠的方式下最早获得报警提示，本发明优选的是以拨打预留电话作为主动报警方式。应理解，这是本发明的优势，而非对于本发明的限制。

如图2所示，中国电信固定电话线11接在PC机9内置的调制解调器上，操作人员在PC机9上编写的软件中预留报警电话号码，当发生预设事件即满足设定的条件时，软件利用AT指令拨打离场人员的电话，实现主动报警功能。预留的电话号码包括但不限于固定电话、手机等任何可正常拨打的联系方式。使用的电话通话网络包括但不限于中国移动、中国联通、中国电信三大移动运营商提供的通话服务。

如以上所述，如图1和图2所示，本发明通过以下方式实现自动化测试：使用PC机9编写软件并控制激光照射待测样品，通过热电阻测试待测样品的温度变化，利用信号调理电路将微小的电信号放大，将测试结果数字化并通过RS485接口等反馈给PC机9。PC机9将测得的数据实时显示的同时存储在数据库中，并通过互联网分享测得的数据。

本发明通过以下方式实现及时、可靠地与离场的操作人员取得联系：当测试装置满足设定的条件时，主动拨打预留的号码进行提示。手机是日常工作与生活中必备器材，操作人员离场时只要随身携带手机，由来电显示了解该呼叫由该测试装置发出，不需接听直接挂断且不产生费用。之后操作人员可联网进行如下所述的远程监控，查看测试状态或回到测试现场。

本发明通过以下方式实现远程监控功能：将控制该测试装置的PC机9接入互联网，安装远程控制软件（例如TeamViewer等），开放远程登录权限；在远程计算机、手机或平板电脑等远程终端上安装该远程控制软件，并将远程终端接入互联网，远程登录控制该测试装置的PC机9，实现与测试主机通信。

在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。

Claims (7)

1.一种材料光热效应测试装置，其特征在于，包括：

产生用于照射待测样品的激光的激光器；

用于测试所述待测样品的温度变化并将所测得的温度变化转换为电信号的热电阻；

将来自所述热电阻的电信号放大并数字化的信号调理单元；

控制所述激光器发射激光的控制单元，所述控制单元还配置为接收并显示来自所述信号调理单元的数据。

2.根据权利要求1所述的材料光热效应测试装置，其特征在于，所述控制单元还配置为当发生预设事件时发出报警信号，所述预设事件包括在程序中监测到被测试样品温度高于预设值。

3.根据权利要求2所述的材料光热效应测试装置，其特征在于，所述控制单元还具备调制解调器，以及连接在所述调制解调器上的固定电话线，所述控制单元还配置为当发生所述预设事件时，发送AT指令以主动拨打预留的电话进行报警。

4.根据权利要求1所述的材料光热效应测试装置，其特征在于，还具备通过互联网远程控制所述控制单元的监控终端设备。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的材料光热效应测试装置，其特征在于，所述待测样品容纳于样品池中，所述样品池和所述热电阻配置于箱体中，所述箱体内还设有准直镜头组件；所述激光器设置于所述箱体外，所述激光器发出的激光通过光纤引入所述箱体内，经过所述准直镜头组件后照射在所述样品池内的所述待测样品上。

6.根据权利要求5所述的材料光热效应测试装置，其特征在于，所述箱体内还设有位于所述准直镜头组件与所述样品池之间的光闸。

7.如权利要求1所述的材料光热效应测试装置，其特征在于，所述控制单元还具备用于存储所述数据的存储部。