高精度差示掃描量熱儀測控系統(tǒng)設計.pdf

1、物質(zhì)量熱是所有材料性能研究及與熱相關實驗的基礎,熱分析技術通過研究物質(zhì)受熱過程的物理化學變化將各學科中的熱力學和動力學聯(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)境溫度變化關系,主要應用在石油、化工、材料等領域。近幾年隨著我國新材料、新能源、生物領域的蓬勃發(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,本文提出一種以快速響應、高分辨力熱流檢測技術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,結合 ANSYS軟件建立爐膛模型進行溫度場仿真,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,并通過實驗進行驗證。
　　其次,以ATMEGA128單片機為硬件核心,設計24位高精度的溫度/熱流信號

3、采集、加熱控制、氣氛控制、人機交互電路。實現(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上通過實驗確定熱電動勢—熱流間的轉(zhuǎn)換關系,并在分析基線漂移影響因素的基礎上對屏蔽樣品與參比端的熱阻和熱容不平衡導致的基線漂移進行補償。
　　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行測試,實驗結果表明基線噪聲可在0.1mJ/s內(nèi),控溫重復性偏差小于0.22％,在2、5、10、20℃/min勻速升溫誤差10%內(nèi),系統(tǒng)具有