基于MSC1210的溶液冰点仪的研制

论文摘要

冰点也称凝固点,即物体固液转变的温度点,它是晶体物质液态与固态可以平衡共存的温度。对于溶液来说,冰点会随溶液浓度的变化而改变。通常是溶液浓度越高,冰点越低。冰点仪就是用来测量溶液冰点的仪器,其在药物研制与分析、临床用药和食品卫生等方面有着重要的应用。现有的测量仪器大多分辨力不高,体积偏大。本课题以拉乌尔冰点理论为基础,即溶液冰点下降值与溶液的渗透压摩尔浓度成正比,研制了一种具有自动化操作、高效、低功耗等特点的溶液冰点(即渗透压摩尔浓度)测量仪器。本课题设计的冰点仪以内置24位高性能A/D转换器的MSC1210为核心控制器,与现有国内外仪器相比测量分辨力更高、体积更小。本文的主要研究内容包括:1、对冰点仪工作的基本原理进行了理论分析和探讨,介绍了拉乌尔冰点理论,明确了溶液渗透压摩尔浓度与冰点之间的关系;2、设计开发了样品温度信号的采集和转换单元、温度制冷监测和控制单元、机械传动控制及定位保护单元、时钟发生单元、操作和显示输出单元。3、调试仪器的各部分硬件电路和软件系统,对温度信号测量、制冷控制等仪器的核心部件和传动及定位保护中可能造成严重事故的装置(电机和定位开关)进行着重检测,确保温度测量准确和仪器操作安全。4、用测量标准溶液的方法对仪器进行标定。通过测量标准溶液的冰点对应的温度传感器的电压值,拟合曲线,建立电压值与溶液质量渗透压摩尔浓度和冰点的一一对应关系。5、测量标准样品溶液,检验标定方法和曲线的拟合的正确性,对仪器的重复性、测量准确度和分辨力进行评价(测量重复性:RSD≤1%,测量准确度为±1%,测量分辨力0.5 mOSmol/kgH2O),同时分析影响仪器重复性、测量准确度和分辨力的主要因素。6、课题存在的问题以及对后期的展望。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外冰点仪的现状
• 1.3 课题的前期研究基础和存在问题
• 1.4 本课题的研究意义、目的和主要内容
• 第二章 冰点仪的测量原理
• 2.1 渗透压摩尔浓度
• 2.1.1 渗透现象和渗透压
• 2.1.2 渗透压摩尔浓度
• 2.2 拉乌尔冰点理论
• 2.2.1 冰点下降性
• 2.2.2 过冷现象
• 2.2.3 基于拉乌尔冰点理论的测量原理
• 第三章 基于MSC1210 的冰点仪的总体设计
• 3.1 仪器总体设计
• 3.1.1 仪器机械结构
• 3.1.2 电路控制部分
• 3.2 MSC1210 简介及存储单元
• 3.2.1 MSC1210 简介
• 3.2.2 存储单元
• 3.3 电源单元设计
• 3.4 复位电路
• 3.5 液晶显示模块
• 3.6 打印机电路
• 3.7 键盘电路
• 3.8 时钟发生电路
• 3.9 RS232 接口电路
• 3.10 MSC1210 程序下载与调试
• 3.10.1 ISD51 简介
• 3.10.2 ISD51 工作原理
• 3.10.3 ISD51 与用户程序整合及应用程序接口函数
• 3.10.4 使用ISD51 存在的问题与不足
• 第四章 测控模块设计
• 4.1 样品温度测量电路
• 4.1.1 测量样品温度的传感器
• 4.1.2 恒流源及滤波电路
• 4.1.3 温度测量信号的A/D转换部分
• 4.2 制冷模块的温度控制
• 4.2.1 半导体制冷
• 4.2.2 半导体制冷的原理
• 4.2.3 制冷温度的控制
• 4.3 制冷温度的测量
• 4.4 传动单元控制模块
• 4.4.1 移动平台控制模块
• 4.4.2 探针机构传动控制模块
• 4.4.3 样品杯传送机构控制模块
• 4.4.4 定位与保护电路
• 第五章 实验及结果分析
• 5.1 仪器主要模块调试
• 5.1.1 MSC1210 及RS232 通讯接口调试
• 5.1.2 温度测量电路的调试
• 5.1.3 温度制冷控制电路的调试
• 5.1.4 传动单元控制电路的检测
• 5.1.5 定位与保护电路的检查
• 5.2 品溶液测试与结果分析
• 5.2.1 样品温度传感器的标定
• 5.2.2 实验与误差分析
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢