高精度差示掃描量熱儀測控系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、物質(zhì)量熱是所有材料性能研究及與熱相關(guān)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),熱分析技術(shù)通過研究物質(zhì)受熱過程的物理化學(xué)變化將各學(xué)科中的熱力學(xué)和動力學(xué)聯(lián)系起來,是物質(zhì)量熱分析的重要手段。差示掃描量熱儀作為熱分析儀器中使用最為廣泛的一種,測量物質(zhì)在程序溫度變化下的熱流釋放隨環(huán)境溫度變化關(guān)系,主要應(yīng)用在石油、化工、材料等領(lǐng)域。近幾年隨著我國新材料、新能源、生物領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展,對差示掃描量熱儀的需求也在不斷增大,但國產(chǎn)差示掃描量熱儀的控溫和熱流檢測的精度低、基線平直穩(wěn)定差不

2、能滿足我國材料檢測和化工研究的需求。
　　基于國產(chǎn)差示掃描量熱儀的缺點(diǎn),本文提出一種以快速響應(yīng)、高分辨力熱流檢測技術(shù)為核心的差示掃描量熱儀測控系統(tǒng)。具體研究工作如下:
　　首先,為研究樣品和參比端間距對爐膛均溫性的影響,結(jié)合 ANSYS軟件建立爐膛模型進(jìn)行溫度場仿真,比較溫度梯度及溫度分布范圍確定最優(yōu)樣品和參比端間距,并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
　　其次,以ATMEGA128單片機(jī)為硬件核心,設(shè)計(jì)24位高精度的溫度/熱流信號

3、采集、加熱控制、氣氛控制、人機(jī)交互電路。實(shí)現(xiàn)了寬范圍恒溫及等速升溫控制算法,在高精度熱流傳感器的基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)確定熱電動勢—熱流間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,并在分析基線漂移影響因素的基礎(chǔ)上對屏蔽樣品與參比端的熱阻和熱容不平衡導(dǎo)致的基線漂移進(jìn)行補(bǔ)償。
　　最后,在研制的差示掃描量熱儀測控系統(tǒng)上針對基線及升溫進(jìn)行測試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基線噪聲可在0.1mJ/s內(nèi),控溫重復(fù)性偏差小于0.22％,在2、5、10、20℃/min勻速升溫誤差10%內(nèi),系統(tǒng)具有