[发明专利]用于石油产品运动粘度测定的恒温系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种恒温系统，具体地，涉及一种用于石油产品运动粘度测定的恒温系统。

背景技术

石油产品的运动粘度和动力粘度是衡量该产品的重要指标之一，主要测定在某个温度下，一定体积的液体在重力作用下流过玻璃毛细管的时间，该时间在不同的温度下是不同的，且粘度越大的产品这种差异越明显，所以要得到在某一特定温度下的运动粘度值，对其恒温浴的温度控制有极高要求。目前市场上的恒温控制采用传统的PID算法(即，比例-积分-微分控制算法)，是根据当前的温度与上一个控制周期的温度做比较，根据比例，积分，微分参数计算出当前的脉冲宽度，进行调节。实际上这种办法的缺陷在于忽略了误差的存在，只取了工作周期的两点进行计算，忽略累计误差，这样，时间一长，控制便出现了偏差，控温精度为±0.1℃，这远不能满足一些高精度的测定场合，如出具毛细管粘度计的常数的计量单位等，恒温浴的控制精度越高，就越能得到可靠的流动时间，保证了一致性和可靠性。

发明内容

本发明为石油产品的运动粘度测量提供一个高精度的恒温控制系统，该系统可将温度控制在±0.01℃的精度范围内，适用于精密度要求极高的恒温控制领域。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于石油产品运动粘度测定的恒温系统，该恒温系统包含：

恒温浴，

嵌入式设置在顶盖上的搅拌器，该搅拌器伸入到恒温浴中；所述的搅拌器设置在顶盖中部，搅拌速度均匀，且介质流的转速恒定；所述的搅拌器优选为桨式搅拌器；及，

设置在恒温浴上的加热控制系统，该加热控制系统包含温度测量系统以及与该温度测量系统的输出端连接的温控仪；

所述的温度测量系统包含设置在恒温箱体内的通过电路连接的温度传感器、数模转换器和MCU微处理器，其中该温度传感器的信号输入端伸入到恒温浴内下部，该温度传感器的信号输出端与数模转换器的输入端连接，该数模转换器的输出端与MCU微处理器的输入端连接；

所述的MCU微处理器采用误差叠加式PID算法计算控温，即按偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行计算从而控制加热器功率的方法。

所述的温控仪还包含：

与所述的MCU微处理器的输出端连接的数模转换器，

与该数模转换器的输出端连接的开关模块，

与该开关模块输出端连接的运算放大器，

与该运算放大器的输出端连接的三极管，

与该三极管输出端连接的固态调压器，

及与该固态调压器电路连接的主加热器。

进一步地，所述的温控仪还包含：

与所述的MCU微处理器的输出端连接的达林顿管；

与所述的达林顿管的输出端连接的固态继电器，及

与所述的固态继电器电路连接的辅助加热器，为了加快升温速度，该辅助加热器优选为采用大功率U型管。

所述的恒温浴包含恒温缸体，设置在恒温缸体外部的保温缸体及设置在保温缸体顶部的顶盖；所述的恒温缸体和保温缸体都采用绝热性好的材料制成，且恒温缸体和保温缸体构成的双缸结构都保证了系统的保温性能，使热量不容易损失。

为了方便控制加热介质液面高度，避免加热介质放得太少或太多，所述的恒温浴里还设置有液压传感器。

所述的搅拌器设置在顶盖的中部，搅拌速度均匀，且介质流的转速恒定；进一步地，所述的搅拌器优选为桨式搅拌器。

所述的温度测量系统的温度传感器为铂电阻式温度传感器，该铂电阻式温度传感器的感温输入端伸入到恒温浴中，尽量靠下的位置，以尽量精确的采集数据；所述的恒温箱体内温度控制在40℃～50℃；所述的模数转换器与MCU微处理器，通过SPI接口通信，低功耗，低噪声。

本发明的温度测量系统突破以往的电桥测量方法，采用三线制恒流测量方法进行测量，将温度传感器有电阻值的两根引线分别用一定量的电流激励(激励电流不应超过温度传感器的规定电流值)并差分接入运放，放大后得到AD数值；在第三根引线上形成共模电压通过一电阻接地，消除了引线电阻的影响。使恒流源经过铂电阻式温度传感器，当温度变化引起电阻值的变化，从而引起电压的变化等模拟信号，所述的温度测量系统通过铂电阻式温度传感器单极性无增益连续采集该模拟信号，然后将模拟信号输送给模数转换器，经模数转换器转换为数字信号后，再由MCU微处理器换算出相应温度，完成温度测量。由于测量电路的温度偏差极小，再加上测量元件数模转换器的精密度极高，所测量的温度不确定度达到0.005℃。