[发明专利]用光电信号检测透光物质热物性变化的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用光电转换原理来检测和判断透光物质的某些热物性变化的系统。

背景技术

在真空冻结溶液的过程中，需要及时观察到溶液的沸腾以及凝固过程，这对提高冻结溶液的品质很有帮助；在食品冷冻冷藏中，及时获取食品的冻结状态，以防止不必要的冻伤；在低温生物保存中，冰晶生成的形态对生物样品的低温保存效果具有关键的影响，掌握抗冻剂的种类与浓度以及降温速率等对生成冰晶形态的关系，以利于有效地进行生物样品的低温保存。目前，检测溶液热物性状态变化的方法是在样品中放置热电偶，通过观测样品温度的变化来判断是否发生这些热物性的变化。这种方法虽然比较简单，但由于直接接触样品，对样品的某些状态变化会产生附加影响，同时当样品发生相变时，温度保持不变，因此通常不能真实反映样品的状态变化特性。也有采用热分析仪器，如差示扫描量热仪(DSC)，它可以测出物体的热流曲线，根据热流的峰、谷位置，来判断物体的相变点，但这种仪器价格昂贵、操作程序复杂，而且通常不能在线检测。

发明内容

本发明提出了一种采用光电信号检测透光物质热物性状态变化的系统，其整体思路是：利用光的折射原理，透视被检测的透光物质在状态发生变化时，其吸光率的变化。采用的技术方案是：将被检测的透光溶液装入透光容器，为保证光源稳定，采用高稳定度的电源与发光元件相连，并可根据要求，通过可变电阻调节发光强度。在透光容器一侧的遮光罩内安装发光元件，透光容器的对称侧的遮光罩内安装光敏元件。光透过透光容器壁及溶液，由光敏元件接收，若透光溶液发生状态变化(如沸腾或结冰)，光的透射率将会发生相应的变化，光敏元件接受光信号，并将光信号转化成电信号，经信号放大及模数转换后，由微机接受储存，经处理后输出数据或曲线，即可得到透光物质热物性变化的信息。

用光电信号检测透光物质热物性变化的系统，它包括光照装置、透光容器和光电信号处理装置。

透光容器的对称两侧连接有密封圈，遮光罩的一端开口其余面遮光密封，遮光罩的开口端与密封圈通过螺栓连接，用螺母固定；

光照装置是在其中一个遮光罩内安装发光元件，发光元件的引脚伸出遮光罩，依次与可变电阻和稳压电源连接；

光电信号处理装置是在另一个遮光罩内安装光敏元件，光敏元件的引脚伸出遮光罩，依次与放大器、模数转换器、微机、显示器连接；

透光容器除光路部分透光外，其它部分均不透光，其内可存放透光溶液。

透光容器采用透明物质的材料制作，可以是圆柱体或方柱体等；遮光罩用金属或合成材料等制作，形状不限，主要起遮光与定位作用。光透过透光容器壁及透光溶液，由光敏元件接受并转化成电信号，被采集器接收。若透光溶液发生状态变化(如沸腾或结冰)，光的透射率将会发生相应的变化。这是因为当溶液沸腾时，产生大量的气泡，并使溶液剧烈振动，光线发生散射；当结晶时，光疏物质变成光密物质，光经过不同介质的界面时，会发生折射和反射，由斯奈尔定理可知光的反射率增大，透射率减小，从而使光敏元件产生相应的光电信号的变化，该信号被采集并可通过微机进行处理并显示。

本发明的特点是：1.非接触测量；避免了由于检测元件的接触使某些透光溶液状态变化产生附加的影响，能够反映透光溶液的真实状态变化特性；2.在线测量；光线由发光元件发出，透过器皿及溶液，并由光敏元件接收转化成电信号，若溶液沸腾或结冰，光的透射率将会发生明显的变化，以电信号的形式把这种变化及时地传达给微机，从而实现了在线测量；3.操作方便；用户将待测透光溶液注入透光容器，放入用户的试验装置中，就能检测。采样和数据处理可通过预先编制的程序完成；4.反应及时迅速；5.装置小巧，造价低廉。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明加以详细说明。

附图是本发明的整体结构示意图；

1.遮光罩、2.发光元件、3.透光容器、4.密封圈、5.光敏元件、6.透光溶液、7.螺栓、8.螺母。9.稳压电源、10.可变电阻、11.放大器、12.模数转换器、13.微机、14.显示器。

具体实施方式