CN201589669U - 微波干燥实时监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种微波干燥在线检测装置，包括微波干燥系统、抽气排湿系统、物料测温系统、腔体测温系统、称重系统、数据采集系统；其特征在于，微波干燥炉腔体内部装有抽气排湿系统、物料测温系统、腔体测温系统和称重系统，所述的物料测温系统、腔体测温系统和称重系统均通过导线与数据采集系统连接；装置工作时，数据采集器收集物料测温系统、腔体测温系统和称重系统发出的信号，经过模数A/D转换传到计算机上加以处理并进行打印；本实用新型具有不受强微波场干扰、误差小、灵敏度高、自动化程度高等特点。适用于微波加热腔体内的温度、被加热物料内部温度与表面温度以及物料重量的同步测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及微波干燥领域，特别涉及一种智能型针对温度、重量测量的微波干燥实时监测装置。
背景技术
自上个世纪四十年代中后期美国科学家发明微波炉以来，微波加热法以其效率高、速度快、物料通过自身介质损耗发热等特点，被广泛应用于社会的各行各业。但由于微波加热腔体内的强电磁场的存在，使得微波场中的物料的温度、重量的测量成为一个技术难题，加大研究微波干燥的难度。目前，在对微波干燥研究的过程中，测定物料的温度和质量变化所用的方法是将物料从微波加热仪中取出，采用红外测温计和电子天平分别测温称重，然后迅速放回。这种方法不但影响测量精度，而且不能获得物料的在线变化数据，无法精确确定干燥时间，难以得到研究微波干燥的第一手数据。
为了能准确、有效地研究物料在微波场中的干燥机理，研制一套微波干燥在线检测装置显得非常重要，它必须同时满足以下条件：(1)装置能同时测量微波场中的物料的温度和重量的变化。(2)装置的测温探头能在强微波场中准确测温，有足够的测温、称重的精度、范围。(3)装置的成本低廉。(4)能准确测量微波加热腔体内任意空间、物料表面及内部的温度。(5)测量数据能自动记录、处理及保存。
针对微波场中的测温装置，尽管目前温度测量装置有多种，但缺乏同时满足上述条件的测温装置。(1)常规的液态温度计中只有煤油温度计能在微波加热腔体内测温，尽管其价格最为低廉、操作简单，但读数严重延迟。(2)热电偶、热电阻温度传感器，由于其组成材料为金属，受微波场的影响非常严重。(3)光纤测温仪虽然其抗微波干扰强、耐腐蚀，但其稳定性差且造价极为昂贵。(4)红外测温仪抗微波干扰好，但其只能测量物料表面温度，无法测定充满气雾的微波腔体以及物料内部的温度。针对微波场中的物料称重，目前的方法都是在微波加热腔体外进行测量，不能实现物料的干燥与在线称重同时进行。
实用新型内容
本实用新型的目的在于设计一种智能型的机电一体化的温度、重量在线测定的微波干燥实时监测装置，该装置具有测量精度高、响应时间短、测量范围广、全自动纪录、处理以及保存数据的优点。
为了实现上述技术目的，本实用新型包括如下技术特征：一种微波干燥实时监测装置，包括微波干燥炉和数据采集系统，
所述微波干燥实时监测装置还包括物料测温系统和称重系统；
所述物料测温系统包括能伸入微波干燥炉内并能调节伸入位置的微波屏蔽管；微波屏蔽管下端设有温度传感器；
所述称重系统包括托盘、第一压力传递杆和称重传感器；第一压力传递杆穿过微波干燥炉下壁开孔伸入微波干燥炉内，其上端与托盘连接，第一压力传递杆将托盘的压力信号传递给称重传感器；
所述物料温度传感器和称重传感器与数据采集系统连接进行数据采集。
所述物料测温系统包括齿条、载物台、螺旋调位结构、螺旋定位结构、微波屏蔽管、温度传感器；齿条安装在微波干燥炉顶部，齿条上设有载物台；载物台通过螺旋调位结构沿着齿条上下移动并通过螺旋定位结构定位，所述微波屏蔽管通过导线接地，微波屏蔽管的下端口封有环氧树脂。
所述称重系统包括托盘、第一压力传递杆、第二压力传递杆、微波屏蔽盒、称重传感器、水平底座，所述的称重传感器安装在微波屏蔽盒内，通过螺栓固定在水平底座上；所述的第二压力传递杆上端与第一压力传递杆紧密连接，下端穿过微波屏蔽盒上壁开孔伸入微波屏蔽盒内与称重传感器连接。
还包括抽气排湿系统，所述抽气排湿系统为安装在微波干燥炉炉壁上的抽气排湿风扇。
还包括腔体测温系统，所述腔体测温系统4包括微波屏蔽筒、温度传感器；微波屏蔽筒安装在微波干燥炉腔体顶部，其内部设有腔体温度传感器；微波屏蔽筒通过导线良好接地。
所述数据采集系统包括数据采集器、计算机，数据采集器上设有温度接口、称重接口、报警器、LED显示器、键盘、标准串行接口以及直流12V电源，该数据采集器内置运算放大器、电子模拟开关、模数转换器A/D，所述的物料温度传感器、腔体温度传感器通过导线与温度接口连接，称重传感器通过导线与称重接口连接；所述的数据采集器通过标准串行数据线与计算机连接。
与现有技术相比，本实用新型通过物料测温系统和称重系统，能够在微波干燥的同时进行物料温度的测量和重量的测量，测量样品表面以及样品内部温度，实时准确地记录操作时间和样品的温度、重量变化数据，并自动地处理，生成动态图表，减少人为误差。其测量范围广，测量精度大，响应时间短，本实用新型能在微波加热腔体内准确测量0～250℃下0～600g样品的温度与重量信息，并且只有±0.01℃、±10mg的误差和0.2秒的响应时间。在腔内测温系统的配合工作下，也能准确地测量微波加热腔体内任意空间的温度。
附图说明
图1为本实用新型微波干燥实时监测装置的结构示意图；
图2为图1所示的抽气排湿装置2的示意图；
图3为图1所示的物料测温系统3的透视图；
图4为图1所示的称重系统5的分解透视图；
图5为图1所示的数据采集器61的结构框图。
具体实施方式
根据图1~图5所示，一种微波干燥在线检测装置，包括微波干燥系统1、抽气排湿系统2、物料测温系统3、腔体测温系统4、称重系统5、数据采集系统6。
所述的微波干燥系统1，包括微波干燥炉11，微波干燥炉11内腔四壁上喷涂聚四氟乙烯。
所述的抽气排湿系统2，包括抽气排湿风扇21和抽气排湿风扇22，抽气排湿风扇21和抽气排湿风扇22通过螺栓安装在微波干燥炉11的左壁上部。
所述的物料测温系统3，包括齿条31、载物台32、粗螺旋33、细螺旋34、微波屏蔽管35、温度传感器36，齿条31安装在微波干燥炉11顶部，其上设有载物台32；所述的载物台32左端设有粗螺旋33，右端设有细螺旋34，用户通过旋动粗螺旋33使载物台32沿着齿条31上下移动，通过拧紧细螺旋34使载物台32的位置固定下来；所述的微波屏蔽管35上端与载物台32紧密连接，下端穿过微波干燥炉11开孔伸入微波干燥炉11内，其内部最下端设有物料温度传感器36，并用环氧树脂封住下端口，该微波屏蔽管35通过导线良好接地。
所述的腔体测温系统4，包括微波屏蔽筒411、微波屏蔽筒412、腔体温度传感器421、腔体温度传感器422，微波屏蔽筒411安装在微波干燥炉11腔体顶部的左端，其内部设有腔体温度传感器421，微波屏蔽筒412安装在微波干燥炉11腔体顶部的右端，其内部设有腔体温度传感器422；所述的微波屏蔽筒411、412均通过导线良好接地。
所述的称重系统5，包括托盘51、第一压力传递杆52、第二压力传递杆53、微波屏蔽盒54、称重传感器55、水平底座56，第一压力传递杆52穿过微波干燥炉11下壁正中心开孔伸入微波干燥炉11内，上端与托盘51紧密连接；所述的称重传感器55安装在微波屏蔽盒54内，通过螺栓固定在水平底座56上；所述的第二压力传递杆53，上端与第一压力传递杆52紧密连接，下端穿过微波屏蔽盒54上壁开孔伸入微波屏蔽盒54内与称重传感器55紧密连接。
所述的数据采集系统6，包括数据采集器61、计算机62，数据采集器61上设有温度接口611、称重接口612、报警器613、LED显示器614、键盘615、标准串行接口616以及直流12V电源617，该数据采集器内置运算放大器、电子模拟开关、模数转换器A/D和软件，该软件与用户通过键盘615键入的指令控制数据的采集；其特征还在于，所述的温度传感器36、421、422通过导线与温度接口611连接，称重传感器55通过导线与称重接口612连接；所述的数据采集器61通过标准串行数据线与计算机62连接。
本实用新型的工作原理为，将待测样品放入托盘51的适当位置上，旋动螺旋调位结构33，使物料温度传感器36进入物料内部或与物料表面轻微接触，旋紧螺旋定位结构34，使物料温度传感器36固定在用户所要测量的位置，关闭微波干燥炉11的门，开启电源，打开计算机62上的数据采集平台，打开微波干燥炉11的控制面板上的工作开关，整套装置得电工作。微波干燥炉11使样品内部发热，将内部的水分排出其表面，表面的水分受微波作用，蒸发成水蒸气，抽气排湿系统2将微波加干燥炉11腔体内的水汽排出到微波干燥炉11外，及时带走物料由微波加热所排出的水分。腔体温度传感器421及422测取微波干燥炉11腔体内部的温度并将温度信息转换成模拟电信号，温度传感器36测取样品内部或其表面的温度并将温度信息转换成模拟电信号，该模拟电信号从其输出端通过接口611输入进数据采集器61，称重传感器55称取样品的重量信息并将重量信息转换成模拟电信号，该模拟电信号从其输出端通过接口612输入进数据采集器61，数据采集器61将该模拟电信号经运算放大、电子模拟开关选择通道、模数转换器A/D进行模数转换，转换成数字信号，数据采集器61每0.2秒将该数字信号经标准串口数据线输进计算机62上，进行数据的实时记录与处理。
微波干燥炉11的工作频率为2450MHz、功率为0～1000W，抽气排湿风扇21、22为直流12V、5W风扇，齿条31是螺程为50～300mm的金属齿条，微波屏蔽管35为铝合金空心管，微波屏蔽筒411、412均为可伸缩的铝合金筒，腔体温度传感器421、422以及物料温度传感器36都是热电偶或金属热电阻，托盘51为Φ100～300mm聚四氟乙烯特种塑料盘，第一压力传递杆52为聚四氟乙烯特种塑料杆，第二压力传递杆53为不锈钢杆，微波屏蔽盒54为铁盒，称重传感器55是精度为10mg的压敏传感器，数据采集器61是4位精度、0.2秒响应时间的四通道XSD数字巡检仪，标准串行接口15通过标准串行数据线连接到计算机62的主机上，计算机62是标准计算机，其包括电脑主机、显示器、键盘、鼠标、MS Window系统和NI Labview，数据处理软件是NI Labview编的数据采集系统，其功能包括数据的实时记录、处理、历史回放、图标生成和打印。
本实用新型特别适用于对不同样品在微波场作用下的干燥性能研究。
Claims (6)
1.一种微波干燥实时监测装置，包括微波干燥炉(11)和数据采集系统(6)，其特征在于：
所述微波干燥实时监测装置还包括物料测温系统(3)和称重系统(5)；
所述物料测温系统(3)包括能伸入微波干燥炉(11)内并能调节伸入位置的微波屏蔽管(35)；微波屏蔽管(35)下端设有温度传感器(36)；
所述称重系统(5)包括托盘(51)、第一压力传递杆(52)和称重传感器(55)；第一压力传递杆(52)穿过微波干燥炉(11)下壁开孔伸入微波干燥炉(11)内，其上端与托盘(51)连接，第一压力传递杆将托盘(51)的压力信号传递给称重传感器(55)；
所述物料温度传感器(36)和称重传感器(55)与数据采集系统(6)连接进行数据采集。
2.根据权利要求1所述的微波干燥实时监测装置，其特征在于：所述物料测温系统(3)包括齿条(31)、载物台(32)、螺旋调位结构(33)、螺旋定位结构(34)、微波屏蔽管(35)、温度传感器(36)；齿条(31)安装在微波干燥炉(11)顶部，齿条(31)上设有载物台(32)；载物台(32)通过螺旋调位结构(33)沿着齿条(31)上下移动并通过螺旋定位结构(34)定位，所述微波屏蔽管(35)通过导线接地，微波屏蔽管(35)的下端口封有环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的微波干燥实时监测装置，其特征在于：所述称重系统(5)包括托盘(51)、第一压力传递杆(52)、第二压力传递杆(53)、微波屏蔽盒(54)、称重传感器(55)、水平底座(56)，所述的称重传感器(55)安装在微波屏蔽盒(54)内，通过螺栓固定在水平底座(56)上；所述的第二压力传递杆(53)上端与第一压力传递杆(52)紧密连接，下端穿过微波屏蔽盒(54)上壁开孔伸入微波屏蔽盒(54)内与称重传感器(55)连接。
4.根据权利要求1所述的微波干燥实时监测装置，其特征在于：还包括抽气排湿系统(2)，所述抽气排湿系统(2)为安装在微波干燥炉(11)炉壁上的抽气排湿风扇(21、22)。
5.根据权利要求1所述的微波干燥实时监测装置，其特征在于：还包括腔体测温系统4，所述腔体测温系统4包括微波屏蔽筒(411、412)、温度传感器(421、422)；微波屏蔽筒(411、412)安装在微波干燥炉(11)腔体顶部，其内部设有腔体温度传感器(421、422)；微波屏蔽筒(411、412)通过导线良好接地。
6.根据权利要求1所述的微波干燥实时监测装置，其特征在于：所述数据采集系统(6)包括数据采集器(61)、计算机(62)，数据采集器(61)上设有温度接口(611)、称重接口(612)、报警器(613)、LED显示器(614)、键盘(615)、标准串行接口(616)以及直流12V电源(617)，该数据采集器(61)内置运算放大器、电子模拟开关、模数转换器A/D，所述的物料温度传感器(36)、腔体温度传感器(421、422)通过导线与温度接口(611)连接，称重传感器(55)通过导线与称重接口(612)连接；所述的数据采集器(61)通过标准串行数据线与计算机(62)连接。
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