[实用新型]一种新型步进电机控制式差热天平测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种差热天平测量装置，特别是一种新型步进电机控制式差热天平测量装置。 

背景技术

差热天平是一种重要的热分析仪器，目前国内现有差热天平存在如下不足：热重测量分辨率低下，升温过程中气流扰动产生的热重漂移大，升温过程中气体产生的表现增重误差大；差热分辨率低、灵敏度低；样品温度传感速率过慢，测量精度差，恒温效果差；升温速率过慢；线路干扰过大；样品用量少等。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种新型步进电机控制式差热天平测量装置，以解决传统差热天平存在的热重测量分辨率低下，升温过程中气流扰动产生的热重漂移大，升温过程中气体产生的表现增重误差大；差热分辨率低、灵敏度低；样品温度传感速率过慢，测量精度差，恒温效果差；升温速率过慢；线路干扰过大；样品用量少等问题。 

本实用新型解决上述问题的技术方案是： 

一种新型步进电机控制式差热天平测量装置包括质量测量单元、差热测量单元、加热单元、防气流扰动单元、恒温单元、炉体降温系统、温度测量单元、仪器气氛控制单元、仪器控制电路单元。所述质量测量单元主要由零位式机械天平完成质量的测量，包括天平横梁系统、无线信号操作及传输单元、支撑杆系统、天平底座、天平基座和天平保护罩，所述的天平横梁系统主要通过横梁一端的光电检测器的光学 特性的改变调节横梁水平，当天平因样品质量变化而出现微小倾斜时，光电传感器就产生一个相应极性的信号，送到测重放大器控制电路单元连接外部计算机，与计算机进行通信检测，采用宝石三角刀口为支点，代替传统的吊带，也叫张丝，支撑天平的金属横梁，增加天平的承重力，在横梁另一端由吊带前架连接固定一天平吊钩和天平吊环，二者共同用于悬挂天平的平衡砣以确保支撑杆的纵向浮动平衡，无线信号操作及传输单元主要包括步进电机、线性导轨以及水银槽等，通过在宝石刀口上端硬性连接一步进电机，并将横梁两侧的金属导电棒插入水银槽中，当外电路接通时，电机运转协同丝杠旋转，带动挂有砝码的滑块在线性导轨上滑动，调整砝码位置，准确称量样品质量，整个电机的控制信号通过无线传输到仪器控制电路单元，减小了线路对横梁的阻力，提高天平的测量精度，支撑杆通过与差热传感器的连接起到支撑稳固样品坩埚的作用，样品托盘实为差热传感器热电偶的板状一极，支撑杆是一空心的陶瓷杆，与热电偶板状极性相反的线性一极穿过支撑杆的内空腔与板状一极连接，完成样品与参比物的差热测量；差热测量单元采用哑铃型平板热电偶作为传感器，经过放大电路实现测量过程；加热单元由加热炉和温度控制系统组成，以硅碳管作为加热源，采用内加热方式，外罩保温套和不锈钢炉筒，保证整个反应过程中温度达到指定的温度，并且可保证炉体加热到更高的温度段；防气流扰动单元采用膨胀式消音原理及多层挡板结构在炉腔内，使气体形成多次膨胀、收缩的过程，减缓了气体的快速对流，避免升温气流扰动及通入气体时引起的天平支撑杆颤动对质量测量的影响；恒温系统采用炉丝旁单独放置一控温电偶，进行温度的控制及线性补 偿；炉体降温系统由循环冷却水套构成，由水流循环将热量带出炉体从而起到降温效果；温度测量单元采用热电偶进行样品温度的采集，两个单元均置于反应器保护管内的天平支撑杆上；气氛控制单元是控制质量流量计，完成气体流量的控制和测量，保证实验过程中所需的气氛流量的稳定；仪器控制电路单元连接外部计算机，与计算机进行通信，控制仪器各数据采集单元间的相互工作；横梁系统、无线信号操作及传输单元以及支撑杆系统由机械框架连接固定，构成天平的主体结构，机械框架又连在天平基座之上，从而固定整个天平，并且在天平底座板上加一对天平锁紧架，在移动天平之前将天平横梁锁死，方便天平的移动和运输；加热管件、炉体降温系统以及天平间的连接、处全部采用O型胶圈密封，保证整个结构的密封性良好；本装置可实行各种样品在不同条件下的测量，以及满足从微量样品到大剂量样品的测量。 

如上所述的加热炉采用硅碳管加热。 

如上所述的加热炉边添加测温热电偶做温度的线性补偿。 

如上所述的多层挡板结构采用耐高温陶瓷挡片。 

如上所述的天平支点为宝石三角刀口。 

如上所述的天平砝码悬挂于滑块下，并由步进电机带动丝杠旋转自动调节砝码位置，准确检测样品重量变化。 

如上所述的步进电机的控制信号通过无线传输到仪器控制电路单元，可减小线路对横梁的阻力。 

如上所述的天平光电检测系统包括硅光电池、发光二极管和光栏。 

本实用新型与传统热天平相比具有如下优点：