專利名稱：微波干燥實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及微波干燥領(lǐng)域，特別涉及一種智能型針對(duì)溫度、重量測(cè)量的微波 干燥實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。
技術(shù)背景 自上個(gè)世紀(jì)四十年代中后期美國(guó)科學(xué)家發(fā)明微波爐以來(lái)，微波加熱法以其效率 高、速度快、物料通過(guò)自身介質(zhì)損耗發(fā)熱等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于社會(huì)的各行各業(yè)。但由于微 波加熱腔體內(nèi)的強(qiáng)電磁場(chǎng)的存在，使得微波場(chǎng)中的物料的溫度、重量的測(cè)量成為一個(gè)技術(shù) 難題，加大研究微波干燥的難度。目前，在對(duì)微波干燥研究的過(guò)程中，測(cè)定物料的溫度和質(zhì) 量變化所用的方法是將物料從微波加熱儀中取出，采用紅外測(cè)溫計(jì)和電子天平分別測(cè)溫稱 重，然后迅速放回。這種方法不但影響測(cè)量精度，而且不能獲得物料的在線變化數(shù)據(jù)，無(wú)法 精確確定干燥時(shí)間，難以得到研究微波干燥的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。為了能準(zhǔn)確、有效地研究物料在微波場(chǎng)中的干燥機(jī)理，研制一套微波干燥在線檢 測(cè)裝置顯得非常重要，它必須同時(shí)滿足以下條件(1)裝置能同時(shí)測(cè)量微波場(chǎng)中的物料的 溫度和重量的變化。(2)裝置的測(cè)溫探頭能在強(qiáng)微波場(chǎng)中準(zhǔn)確測(cè)溫，有足夠的測(cè)溫、稱重的 精度、范圍。(3)裝置的成本低廉。(4)能準(zhǔn)確測(cè)量微波加熱腔體內(nèi)任意空間、物料表面及 內(nèi)部的溫度。(5)測(cè)量數(shù)據(jù)能自動(dòng)記錄、處理及保存。針對(duì)微波場(chǎng)中的測(cè)溫裝置，盡管目前溫度測(cè)量裝置有多種，但缺乏同時(shí)滿足上述 條件的測(cè)溫裝置。(1)常規(guī)的液態(tài)溫度計(jì)中只有煤油溫度計(jì)能在微波加熱腔體內(nèi)測(cè)溫，盡管 其價(jià)格最為低廉、操作簡(jiǎn)單，但讀數(shù)嚴(yán)重延遲。(2)熱電偶、熱電阻溫度傳感器，由于其組成 材料為金屬，受微波場(chǎng)的影響非常嚴(yán)重。(3)光纖測(cè)溫儀雖然其抗微波干擾強(qiáng)、耐腐蝕，但其 穩(wěn)定性差且造價(jià)極為昂貴。(4)紅外測(cè)溫儀抗微波干擾好，但其只能測(cè)量物料表面溫度，無(wú) 法測(cè)定充滿氣霧的微波腔體以及物料內(nèi)部的溫度。針對(duì)微波場(chǎng)中的物料稱重，目前的方法 都是在微波加熱腔體外進(jìn)行測(cè)量，不能實(shí)現(xiàn)物料的干燥與在線稱重同時(shí)進(jìn)行。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種智能型的機(jī)電一體化的溫度、重量在線測(cè)定的微 波干燥實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，該裝置具有測(cè)量精度高、響應(yīng)時(shí)間短、測(cè)量范圍廣、全自動(dòng)紀(jì)錄、處理 以及保存數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型包括如下技術(shù)特征一種微波干燥實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 裝置，包括微波干燥爐和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述微波干燥實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置還包括物料測(cè)溫系統(tǒng)和稱重系統(tǒng)；所述物料測(cè)溫系統(tǒng)包括能伸入微波干燥爐內(nèi)并能調(diào)節(jié)伸入位置的微波屏蔽管；微 波屏蔽管下端設(shè)有溫度傳感器；所述稱重系統(tǒng)包括托盤(pán)、第一壓力傳遞桿和稱重傳感器；第一壓力傳遞桿穿過(guò)微 波干燥爐下壁開(kāi)孔伸入微波干燥爐內(nèi)，其上端與托盤(pán)連接，第一壓力傳遞桿將托盤(pán)的壓力信號(hào)傳遞給稱重傳感器；所述物料溫度傳感器和稱重傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。所述物料測(cè)溫系統(tǒng)包括齒條、載物臺(tái)、螺旋調(diào)位結(jié)構(gòu)、螺旋定位結(jié)構(gòu)、微波屏蔽管、溫度傳感器；齒條安裝在微波干燥爐頂部，齒條上設(shè)有載物臺(tái)；載物臺(tái)通過(guò)螺旋調(diào)位結(jié)構(gòu) 沿著齒條上下移動(dòng)并通過(guò)螺旋定位結(jié)構(gòu)定位，所述微波屏蔽管通過(guò)導(dǎo)線接地，微波屏蔽管 的下端口封有環(huán)氧樹(shù)脂。所述稱重系統(tǒng)包括托盤(pán)、第一壓力傳遞桿、第二壓力傳遞桿、微波屏蔽盒、稱重傳 感器、水平底座，所述的稱重傳感器安裝在微波屏蔽盒內(nèi)，通過(guò)螺栓固定在水平底座上；所 述的第二壓力傳遞桿上端與第一壓力傳遞桿緊密連接，下端穿過(guò)微波屏蔽盒上壁開(kāi)孔伸入 微波屏蔽盒內(nèi)與稱重傳感器連接。還包括抽氣排濕系統(tǒng)，所述抽氣排濕系統(tǒng)為安裝在微波干燥爐爐壁上的抽氣排濕 風(fēng)扇。還包括腔體測(cè)溫系統(tǒng)，所述腔體測(cè)溫系統(tǒng)4包括微波屏蔽筒、溫度傳感器；微波屏 蔽筒安裝在微波干燥爐腔體頂部，其內(nèi)部設(shè)有腔體溫度傳感器；微波屏蔽筒通過(guò)導(dǎo)線良好 接地。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集器上設(shè)有溫度接口、稱重接 口、報(bào)警器、LED顯示器、鍵盤(pán)、標(biāo)準(zhǔn)串行接口以及直流12V電源，該數(shù)據(jù)采集器內(nèi)置運(yùn)算放 大器、電子模擬開(kāi)關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，所述的物料溫度傳感器、腔體溫度傳感器通過(guò)導(dǎo)線與 溫度接口連接，稱重傳感器通過(guò)導(dǎo)線與稱重接口連接；所述的數(shù)據(jù)采集器通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù) 據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過(guò)物料測(cè)溫系統(tǒng)和稱重系統(tǒng)，能夠在微波干燥的 同時(shí)進(jìn)行物料溫度的測(cè)量和重量的測(cè)量，測(cè)量樣品表面以及樣品內(nèi)部溫度，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地記 錄操作時(shí)間和樣品的溫度、重量變化數(shù)據(jù)，并自動(dòng)地處理，生成動(dòng)態(tài)圖表，減少人為誤差。 其測(cè)量范圍廣，測(cè)量精度大，響應(yīng)時(shí)間短，本實(shí)用新型能在微波加熱腔體內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)量0 250°C下0 600g樣品的溫度與重量信息，并且只有士0. 01°C、士 IOmg的誤差和0. 2秒的 響應(yīng)時(shí)間。在腔內(nèi)測(cè)溫系統(tǒng)的配合工作下，也能準(zhǔn)確地測(cè)量微波加熱腔體內(nèi)任意空間的溫 度。
圖1為本實(shí)用新型微波干燥實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示的抽氣排濕裝置2的示意圖；圖3為圖1所示的物料測(cè)溫系統(tǒng)3的透視圖； 圖4為圖1所示的稱重系統(tǒng)5的分解透視圖；圖5為圖1所示的數(shù)據(jù)采集器61的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖廣圖5所示，一種微波干燥在線檢測(cè)裝置，包括微波干燥系統(tǒng)1、抽氣排濕 系統(tǒng)2、物料測(cè)溫系統(tǒng)3、腔體測(cè)溫系統(tǒng)4、稱重系統(tǒng)5、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6。所述的微波干燥系統(tǒng)1，包括微波干燥爐11，微波干燥爐11內(nèi)腔四壁上噴涂聚四 氟乙烯。[0025]所述的抽氣排濕系統(tǒng)2，包括抽氣排濕風(fēng)扇21和抽氣排濕風(fēng)扇22，抽氣排濕風(fēng)扇 21和抽氣排濕風(fēng)扇22通過(guò)螺栓安裝在微波干燥爐11的左壁上部。所述的物料測(cè)溫系統(tǒng)3，包括齒條31、載物臺(tái)32、粗螺旋33、細(xì)螺旋34、微波屏蔽管 35、溫度傳感器36，齒條31安裝在微波干燥爐11頂部，其上設(shè)有載物臺(tái)32 ；所述的載物臺(tái) 32左端設(shè)有粗螺旋33，右端設(shè)有細(xì)螺旋34，用戶通過(guò)旋動(dòng)粗螺旋 33使載物臺(tái)32沿著齒條 31上下移動(dòng)，通過(guò)擰緊細(xì)螺旋34使載物臺(tái)32的位置固定下來(lái)；所述的微波屏蔽管35上端 與載物臺(tái)32緊密連接，下端穿過(guò)微波干燥爐11開(kāi)孔伸入微波干燥爐11內(nèi)，其內(nèi)部最下端 設(shè)有物料溫度傳感器36，并用環(huán)氧樹(shù)脂封住下端口，該微波屏蔽管35通過(guò)導(dǎo)線良好接地。所述的腔體測(cè)溫系統(tǒng)4，包括微波屏蔽筒411、微波屏蔽筒412、腔體溫度傳感器 421、腔體溫度傳感器422，微波屏蔽筒411安裝在微波干燥爐11腔體頂部的左端，其內(nèi)部設(shè) 有腔體溫度傳感器421，微波屏蔽筒412安裝在微波干燥爐11腔體頂部的右端，其內(nèi)部設(shè)有 腔體溫度傳感器422 ；所述的微波屏蔽筒411、412均通過(guò)導(dǎo)線良好接地。所述的稱重系統(tǒng)5，包括托盤(pán)51、第一壓力傳遞桿52、第二壓力傳遞桿53、微波屏 蔽盒54、稱重傳感器55、水平底座56，第一壓力傳遞桿52穿過(guò)微波干燥爐11下壁正中心開(kāi) 孔伸入微波干燥爐11內(nèi)，上端與托盤(pán)51緊密連接；所述的稱重傳感器55安裝在微波屏蔽 盒54內(nèi)，通過(guò)螺栓固定在水平底座56上；所述的第二壓力傳遞桿53，上端與第一壓力傳遞 桿52緊密連接，下端穿過(guò)微波屏蔽盒54上壁開(kāi)孔伸入微波屏蔽盒54內(nèi)與稱重傳感器55 緊密連接。所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6，包括數(shù)據(jù)采集器61、計(jì)算機(jī)62，數(shù)據(jù)采集器61上設(shè)有溫度 接口 611、稱重接口 612、報(bào)警器613、LED顯示器614、鍵盤(pán)615、標(biāo)準(zhǔn)串行接口 616以及直流 12V電源617，該數(shù)據(jù)采集器內(nèi)置運(yùn)算放大器、電子模擬開(kāi)關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D和軟件，該軟 件與用戶通過(guò)鍵盤(pán)615鍵入的指令控制數(shù)據(jù)的采集；其特征還在于，所述的溫度傳感器36、 421,422通過(guò)導(dǎo)線與溫度接口 611連接，稱重傳感器55通過(guò)導(dǎo)線與稱重接口 612連接；所 述的數(shù)據(jù)采集器61通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)62連接。本實(shí)用新型的工作原理為，將待測(cè)樣品放入托盤(pán)51的適當(dāng)位置上，旋動(dòng)螺旋調(diào)位 結(jié)構(gòu)33，使物料溫度傳感器36進(jìn)入物料內(nèi)部或與物料表面輕微接觸，旋緊螺旋定位結(jié)構(gòu) 34，使物料溫度傳感器36固定在用戶所要測(cè)量的位置，關(guān)閉微波干燥爐11的門(mén)，開(kāi)啟電源， 打開(kāi)計(jì)算機(jī)62上的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，打開(kāi)微波干燥爐11的控制面板上的工作開(kāi)關(guān)，整套裝置 得電工作。微波干燥爐11使樣品內(nèi)部發(fā)熱，將內(nèi)部的水分排出其表面，表面的水分受微波 作用，蒸發(fā)成水蒸氣，抽氣排濕系統(tǒng)2將微波加干燥爐11腔體內(nèi)的水汽排出到微波干燥爐 11夕卜，及時(shí)帶走物料由微波加熱所排出的水分。腔體溫度傳感器421及422測(cè)取微波干燥 爐11腔體內(nèi)部的溫度并將溫度信息轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，溫度傳感器36測(cè)取樣品內(nèi)部或其 表面的溫度并將溫度信息轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，該模擬電信號(hào)從其輸出端通過(guò)接口 611輸入 進(jìn)數(shù)據(jù)采集器61，稱重傳感器55稱取樣品的重量信息并將重量信息轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，該 模擬電信號(hào)從其輸出端通過(guò)接口 612輸入進(jìn)數(shù)據(jù)采集器61，數(shù)據(jù)采集器61將該模擬電信號(hào) 經(jīng)運(yùn)算放大、電子模擬開(kāi)關(guān)選擇通道、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù) 據(jù)采集器61每0. 2秒將該數(shù)字信號(hào)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)串口數(shù)據(jù)線輸進(jìn)計(jì)算機(jī)62上，進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí) 記錄與處理。微波干燥爐11的工作頻率為2450MHz、功率為0 1000W，抽氣排濕風(fēng)扇21、22為直流12V、5W風(fēng)扇，齒條31是螺程為50 300mm的金屬齒條，微波屏蔽管35為鋁合金空心 管，微波屏蔽筒411、412均為可伸縮的鋁合金筒，腔體溫度傳感器421、422以及物料溫度傳 感器36都是熱電偶或金屬熱電阻，托盤(pán)51為Φ 100 300mm聚四氟乙烯特種塑料盤(pán)，第一 壓力傳遞桿52為聚四氟乙烯特種塑料桿，第二壓力傳遞桿53為不銹鋼桿，微波屏蔽盒54 為鐵盒，稱重傳感器55是精度為IOmg的壓敏傳感器，數(shù)據(jù)采集器61是4位精度、0. 2秒響 應(yīng)時(shí)間的四通道XSD數(shù)字巡檢儀，標(biāo)準(zhǔn)串行接口 15通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)線連接到計(jì)算機(jī)62 的主機(jī)上，計(jì)算機(jī)62是標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)，其包括電腦主機(jī)、顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、MS Window系統(tǒng) 和NI Labview，數(shù)據(jù)處理軟件是NI Labview編的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其功能包括數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記 錄、處理、歷史回放、圖標(biāo)生成和打印。 本實(shí)用新型特別適用于對(duì)不同樣品在微波場(chǎng)作用下的干燥性能研究。
權(quán)利要求一種微波干燥實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，包括微波干燥爐(11)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(6)，其特征在于所述微波干燥實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置還包括物料測(cè)溫系統(tǒng)(3)和稱重系統(tǒng)(5)；所述物料測(cè)溫系統(tǒng)(3)包括能伸入微波干燥爐(11)內(nèi)并能調(diào)節(jié)伸入位置的微波屏蔽管(35)；微波屏蔽管(35)下端設(shè)有溫度傳感器(36)；所述稱重系統(tǒng)(5)包括托盤(pán)(51)、第一壓力傳遞桿(52)和稱重傳感器(55)；第一壓力傳遞桿(52)穿過(guò)微波干燥爐(11)下壁開(kāi)孔伸入微波干燥爐(11)內(nèi)，其上端與托盤(pán)(51)連接，第一壓力傳遞桿將托盤(pán)(51)的壓力信號(hào)傳遞給稱重傳感器(55)；所述物料溫度傳感器(36)和稱重傳感器(55)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(6)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波干燥實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述物料測(cè)溫系統(tǒng)(3) 包括齒條(31)、載物臺(tái)(32)、螺旋調(diào)位結(jié)構(gòu)(33)、螺旋定位結(jié)構(gòu)(34)、微波屏蔽管(35)、溫 度傳感器(36)；齒條(31)安裝在微波干燥爐(11)頂部，齒條(31)上設(shè)有載物臺(tái)(32)；載 物臺(tái)(32)通過(guò)螺旋調(diào)位結(jié)構(gòu)(33)沿著齒條(31)上下移動(dòng)并通過(guò)螺旋定位結(jié)構(gòu)(34)定位， 所述微波屏蔽管(35)通過(guò)導(dǎo)線接地，微波屏蔽管(35)的下端口封有環(huán)氧樹(shù)脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波干燥實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述稱重系統(tǒng)(5)包 括托盤(pán)(51)、第一壓力傳遞桿(52)、第二壓力傳遞桿(53)、微波屏蔽盒(54)、稱重傳感器 (55)、水平底座(56)，所述的稱重傳感器(55)安裝在微波屏蔽盒(54)內(nèi)，通過(guò)螺栓固定在 水平底座(56)上；所述的第二壓力傳遞桿(53)上端與第一壓力傳遞桿(52)緊密連接，下 端穿過(guò)微波屏蔽盒(54)上壁開(kāi)孔伸入微波屏蔽盒(54)內(nèi)與稱重傳感器(55)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波干燥實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于還包括抽氣排濕系統(tǒng) (2)，所述抽氣排濕系統(tǒng)(2)為安裝在微波干燥爐(11)爐壁上的抽氣排濕風(fēng)扇(21、22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波干燥實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于還包括腔體測(cè)溫系統(tǒng) 4，所述腔體測(cè)溫系統(tǒng)4包括微波屏蔽筒(411、412)、溫度傳感器(421、422)；微波屏蔽筒 (411,412)安裝在微波干燥爐(11)腔體頂部，其內(nèi)部設(shè)有腔體溫度傳感器(421、422)；微波 屏蔽筒(411、412)通過(guò)導(dǎo)線良好接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波干燥實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (6)包括數(shù)據(jù)采集器(61)、計(jì)算機(jī)(62)，數(shù)據(jù)采集器(61)上設(shè)有溫度接口(611)、稱重接口 (612)、報(bào)警器(613)、LED顯示器(614)、鍵盤(pán)(615)、標(biāo)準(zhǔn)串行接口 (616)以及直流12V電 源(617)，該數(shù)據(jù)采集器(61)內(nèi)置運(yùn)算放大器、電子模擬開(kāi)關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，所述的物料 溫度傳感器(36)、腔體溫度傳感器(421、422)通過(guò)導(dǎo)線與溫度接口(611)連接，稱重傳感 器(55)通過(guò)導(dǎo)線與稱重接口(612)連接；所述的數(shù)據(jù)采集器(61)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)線與 計(jì)算機(jī)(62)連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種微波干燥在線檢測(cè)裝置，包括微波干燥系統(tǒng)、抽氣排濕系統(tǒng)、物料測(cè)溫系統(tǒng)、腔體測(cè)溫系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；其特征在于，微波干燥爐腔體內(nèi)部裝有抽氣排濕系統(tǒng)、物料測(cè)溫系統(tǒng)、腔體測(cè)溫系統(tǒng)和稱重系統(tǒng)，所述的物料測(cè)溫系統(tǒng)、腔體測(cè)溫系統(tǒng)和稱重系統(tǒng)均通過(guò)導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；裝置工作時(shí)，數(shù)據(jù)采集器收集物料測(cè)溫系統(tǒng)、腔體測(cè)溫系統(tǒng)和稱重系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)，經(jīng)過(guò)模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換傳到計(jì)算機(jī)上加以處理并進(jìn)行打?。槐緦?shí)用新型具有不受強(qiáng)微波場(chǎng)干擾、誤差小、靈敏度高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。適用于微波加熱腔體內(nèi)的溫度、被加熱物料內(nèi)部溫度與表面溫度以及物料重量的同步測(cè)量。
文檔編號(hào)F26B3/347GK201589669SQ200920193649
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者曾暉, 紀(jì)紅兵, 鄒冠生 申請(qǐng)人:中山大學(xué)