石英晶体量热仪测温系统硬件电路的设计

　　1引言

　　煤发热量的国家标准已经实施近 40 年，在煤炭、电力、冶金、化工等行业，应用发热量测定仪已经非常普遍。近几年来，旧型号的氧弹热量计基本上已被淘汰，精密数显温度计替代了原来的贝克曼温度计。借助计算机强大的自动采样、数据处理、打印输出功能，简化了原来繁杂的手工计时、测量及计算，进而发展出了自动热量计。自动热量计的应用范围、测量原理、检定条件、技术要求等与手工量热计基本相同，但它只需称量样品，装氧弹，不用调节、称量内桶的水，从而简化了操作程序。例如：SDCM-IIIA 智能汉字量热仪和 LRY-2 微机量热仪是两个典型的实例。

　　近年来，国外已生产出所谓干式热量仪，其特点是工艺简化，测量速度快，但其价格昂贵。我国目前尚只有少量样机进口，并无批量使用。在此背景下，我们研制出石英晶体量热仪，本文仅对其测温系统硬件电路的设计进行阐述。

　　2 系统总体结构设计

　　2.1 系统功能分析与设计原则

　　(1)温度测量功能

　　准确测量热值的关键在于准确地测量温升。传统的热量计使用贝克曼温度计测量温度，由于毛细管吸附作用和露出柱影响等，使用时辅助工作多，劳动强度大。为了实现温度测量的自动化，微机型自动量热计采用温度传感器测温，例如半导体、热电阻、石英温度传感器等。半导体传感器灵敏度较高，但非线性大，稳定性差，不宜使用;石英晶体温度传感器使用一个温度频率转换器，具有高分辨率、高精度、高稳定度的特点，所以本系统采用石英晶体温度传感器。

　　(2)系统自动检测功能

　　主要有两个功能：水位检测及点火丝检测。

　　除了一般系统的自动检测功能以外，还有一些较为特殊的问题需要进行处理。例如点火问题，系统氧弹的点火方式为熔断式点火方式，由单片机控制将一个交流或直流电源接于点火丝的两端实现点火。采用这种方式时，点火之前必须检测点火丝的短路和断路情况，因为一旦点火失败，试验必须从头开始，特别是当点火丝发生短路时，有可能损坏系统。这就要求系统具有自动检测点火丝状态的功能。

　　仪器通电后，计算机进行自检，之后还有一些量热仪特有的状态需要自检。在试验的预备期要向内桶和外桶中灌水，实验结束后要对放水的情况进行检测。这些操作以前都是由人工完成的，而在本系统中这些功能都是由仪器自动完成。系统通过对进水阀、放水阀的控制，实现自动进水和放水。在内桶和外桶中有水位检测装置，当水位超过警戒线后，阀门会自动关闭，防止溢水。