CN106610679B - 基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套，包括：电热套壳体、电热套芯以及根部插入电热套壳体内的固定支架，其中，电热套芯下面安装有超声测温测距模块，超声测温测距装置依次与控制模块连接、传动装置相连；传动装置与固定支架契合使用；利用超声时间差法测距，并通过温度传感器检测空气介质的温度变化值，校正随温度变化引起的误差，采用控制器驱动固定支架上下移动，从而达到微调加热容器和电热套之间安装距离来消除加热温度偏差的目的。本发明采用超声波测温测距时不接触被加热容器，整体结构无活动部分，测量精度高，实现电热套加热过程自动化控制，检测迅速方便、省时省力。

Description

基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套

技术领域

本发明涉及加热设备领域，具体涉及一种基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套。

背景技术

电热套是实验室通用加热仪器的一种，采用优质耐用高温玻璃纤维做绝缘材料，电热元件为封闭型，均包囊于绝缘层内，电热套内装有保温隔热材料，热的利用率高、通常可以节电35%以上，多用于玻璃容器的精确控温加热。具有升温快、加热面积大、无明火、加热均匀、操作简便、安全省电、不易碰坏玻璃器皿等优点，可配用各种烧瓶，烧杯，锥形瓶，适用于科研、化工、油田、医药、大专院校和工矿等单位的化验室、分析室和实验室里的各种液体的加温、保温、蒸馏等，是做精确控温加热试验的最理想仪器。

近年来，超声波由于检测迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且精度方面能达到工业实用的要求，因此得到了广泛的应用。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气介质中传播，途中遇到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时，根据计时器记录的时间和超声波在空气中的传播速度就可以计算出发射点距离障碍物的距离，这就是超声波根据时间差测距方法的原理。

通常在用电热套加热、蒸馏过程中，为了保证产品纯度以及后续实验的精确性，常常需要对温度进行在线检测和控制，目前，实验室常用的检测方法主要是使用温度计，当温度计显示被加热试剂温度过高时便将加热容器移动使其远离电热套芯，或取下电热套待加热容器中试剂冷却后再继续使用，这种方式严重影响实验结果的精确性和实验过程的连续性，而且实验员人工操作极为不便。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套，利用超声波发射、接收装置以及温度传感器，实现电热套加热过程中超声波实时测温测距功能，从而通过调整被加热容器的安装高度实现改善电热套加热温度偏差的自动化控制。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套，包括：电热套壳体、电热套芯、电源开关以及根部插入所述电热套壳体内的固定支架，其中，所述电热套芯安装在所述电热套壳体上表面，所述电热套芯下面安装有超声测温测距模块，所述超声测温测距装置与控制模块连接，所述控制模块与传动装置相连，所述传动装置与所述固定支架契合；所述超声装置用于超声波的发送和接收，控制模块用于接收超声测温测距模块检测的温度和距离信号并发出对应控制信号，传动装置根据控制信号驱动固定支架上下移动，从而达到微调加热容器和电热套之间安装距离来消除加热温度偏差的目的。

上述基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套，所述的超声测温测距模块包括超声波发送模块、超声波接收模块及温度传感器。

上述基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套，所述的传动装置包括传动齿轮和电机，所述传动齿轮和所述电机转动轴相连。

上述基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套，所述的固定支架根部带有直齿齿条。

上述基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套，所述的电热套芯上开有直径2mm的圆孔，所述圆孔与所述的声测温测距模块相对应。

上述基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套，所述的电热套芯为无碱玻璃纤维材质。

本发明的有益效果：应用超声波、温度传感器、控制模块，基于自动控制的原理提供了了一种基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套，实时检测与实时控制被加热试剂的温度变化，通过调整电热套上固定支架的高度实现电热套芯与被加热容器之间安装距离的微调，最终使加热温度维持在设定温度值的误差范围内，有效提高了整体实验过程的连续性和后续实验结果的准确性。

进一步的，本发明采用超声波测温测距时不接触被测加热容器，整体结构无活动部分，安装维修方便，测量精度高，实现电热套加热过程温度以及被加热容器安装距离的自动化控制，检测迅速方便、计算简单，设备结构简单，使用方便，省时省力。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步详细说明。

图1是本发明基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套的结构示意图；

附图标记说明：1、电热套壳体；2、电热套芯；3、固定支架；4、传动齿轮；5、电机；6、控制模块；7、超声测温测距模块。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些都疏于本发明保护范围。

如图1所示，基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套，包括：电热套壳体1、电热套芯2以及根部插入所述电热套壳体1内的固定支架3，其中，电热套芯2安装在电热套壳体1上表面，电热套芯2下面安装有超声测温测距模块7，所述电热套芯2为无碱玻璃纤维材质，在与电热套芯2内对应安装超声测温测距模块7的位置开有直径2mm的圆孔，这就避免其它中间介质对超声信号的干扰，有效地减少了超声波信号发射与接收过程中的衰减，提高了检测结果的精确性；所述控制模块6与传动装置相连，传动装置具体包括传动齿轮4和电机5，传动齿轮4和电机5的转动轴相连接，所述传动装置与所述固定支架3契合使用，相应的，固定支架3根部带有直齿齿条，用于和圆柱形传动齿轮4配对使用，置于电热套壳体1内的固定支架3根部的直齿齿条和传动齿轮4契合，露出在电热套壳体1外的部分用于安装十字夹及固定加热容器。

具体地，超声测温测距模块7包括超声波发送模块、超声波接收模块及温度传感器，超声测温测距模块7用于超声波信号的发送和接收，根据超声波发射至接收器收到的反射波时间及超声波在空气中的传播速度，即可利用时间差法得到电热套芯2与加热容器之间的距离，同时，超声测温测距模块7内置放的温度传感器可以检测到空气介质的温度变化值，一方面校正随温度变化引起的测距误差值，另一方面监测加热温度偏差；当超声测温测距模块7发出对应信号后，控制模块6根据信号分析发出对应控制信号，当温度偏高于设定温度时，说明加热容器与电热套芯2间距过小，控制模块6驱动电机5带动传动齿轮4工作，圆柱形传动齿轮4配合固定支架3根部的直齿齿条，微调固定支架3高度使加热容器远离加热套芯2，减少其受热集中程度和受热面积，达到调节降低温度的目的；相反，当测得温度偏低或距离过远时，控制模块6驱动电机5和传动齿轮4降低固定支架3高度，减小加热容器和电热套芯2之间的安装距离、消除加热温度偏差。最终，通过超声测温测距模块7和控制模块6的实时检测与实时控制，使电热套使用过程中被加热试剂的温度能维持在设定温度值的误差范围内，有效提高了后续实验结果的准确性，检测迅速方便、节省人力。

本发明的工作原理是：超声波测距是利用超声波发射通过被测物体的反射回波接收后的时差来测量被测距离的，但超声波在大气中的传播速度与温度有关，因此利用了超声波测温测距模块内安装的温度传感器，把传播速度随着加热温度变化的信号送入控制模块6中，控制模块6通过读取温度变化值进行内部运算，校正随温度变化引起的测距误差值，同时，根据测得的实际温度值与反应所需设定温度值的偏差微调固定支架高度，从而改变反应容器与电热套芯2的距离，达到精确控制反应温度的目的。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套，其特征在于：包括电热套壳体（1）、电热套芯（2）以及根部插入所述电热套壳体（1）内的固定支架（3），其中，所述电热套芯（2）安装在所述电热套壳体（1）上表面，所述电热套芯（2）下面安装有超声测温测距模块（7），所述超声测温测距模块（7）与控制模块（6）连接，所述控制模块（6）与传动装置相连，所述传动装置与所述固定支架（3）契合；

所述的超声测温测距模块（7）包括超声波发送模块、超声波接收模块及温度传感器；

所述的传动装置包括传动齿轮（4）和电机（5），所述传动齿轮（4）和所述电机（5）的转动轴相连。

2.根据权利要求1所述的基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套，其特征在于：所述的固定支架（3）根部带有直齿齿条。

3.根据权利要求1所述的基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套，其特征在于：所述的电热套芯（2）上开有直径2mm的圆孔，所述圆孔与所述的超声测温测距模块（7）相对应。

4.根据权利要求1所述的基于超声波测温测距自动调节支架高度的调温电热套，其特征在于：所述的电热套芯（2）为无碱玻璃纤维材质。