自动温控超声波萃取仪的研制

论文摘要

超声萃取技术是近年来发展起来的一种新型分离技术。与常规的萃取技术相比,超声波萃取技术具有无污染、高效、快速、价廉等特点。目前,超声波萃取技术已广泛用于食品、药物、工业原材料等有机组分或无机组分的分离和提取,但是国内专用于超声萃取的实验设备比较少,而且不具备自动调温功能。对于生化实验来说,温度也是影响实验结果的一个重要因素。本文旨在设计一款能够实时测温控温的超声波萃取仪,该仪器主要由超声波发生系统、测温控温系统两部分组成。超声波发生系统是超声波萃取仪的核心,它主要由换能器匹配电路、超声电源和频率跟踪电路三部分组成,其中换能器匹配采用变压器耦合方式,这种方法的好处在于有效机电耦合系数高;超声电源采用全桥推挽逆变电路,具有转换效率高的特点。频率跟踪采用自适应相差反馈式,该方法综合了当前国内外的几种主要方法如电流反馈式、锁相环式、导纳反馈式和自适应方式的优点,实验结果表明,它具有搜索精度高、几乎不存在误跟踪或漏跟踪的情况、频率跟踪算法简单及灵活等优点。测温控温系统分成两个单独的模块进行设计。测温采用差分输入方式,精确度可达0.001℃。控温系统采用PID （proportional-integral-derivative,即比例-积分-微分控制）技术自动调节功率,温度上升快、收敛性好、振荡纹波小,控温精度达±1℃（超声波不开的情况下）。此外,本系统具有良好的系统架构和人机交互界面,可灵活定制不同的实验方案。仪器采用LCD全程显示实验进程,在实验中可随时修改参数,使实验过程更加简单,实验结果更加理想。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究目的与意义
• 1.3 需求与系统分析
• 1.4 本文主要内容
• 2 超声系统设计
• 2.1 超声振动系统
• 2.2 超声电源设计
• 2.3 频率跟踪设计
• 3 单片机及其它外围设计
• 3.1 单片机选择
• 3.2 加热管、压缩机模块设计
• 3.3 温度采集模块设计
• 3.4 磁力搅拌模块设计
• 3.5 液晶显示模块设计
• 3.6 键盘扫描设计
• 4 软件系统设计
• 4.1 系统架构
• 4.2 频率跟踪模块
• 4.3 温控PID 算法
• 5 系统测试
• 5.1 超声系统测试
• 5.2 温控系统测试
• 5.3 整体联合调试
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献