集成一体化智能熔点仪的开发研究

摘要

熔点仪是测量有机结晶物熔点的常用仪器，晶体物质的纯度对生产过程中产品的质量起着至关重要的作用。但是直接测量晶体物质的纯度又有一定困难，所以在实际操作中通过测量晶体物质的熔点来判断它的纯度，从而确定其是否达到生产需要。熔点是物质固有的重要的理化参数，是物质相变转化过程的特征温度，在有机化学工业中，熔点的测量是分析物质特性的基本手段。 目前国内熔点仪价格普遍较高，因此急需开发一种高精度、低成本的熔点仪。围绕智能化和集成一体化这两个问题，本文在深入研究国内外各种熔点仪发展情况的基础上，提出了一种低成本的集成一体化智能熔点仪。这种熔点仪具有硬件结构简单，功能齐全等特点。选用的核心芯片C8051F020 是真正的片上系统级芯片，具有内部集成12 位AD转换器。对于熔点仪测温系统，硬件采样精度不足，在不增加硬件的前提下，采用软件过采样提高采样精度。控温软件算法方面，在深入研究各种PID 算法的基础上建立了一种适合熔点测定系统的算法，并用上位机LabView 辅助完成PID 控制器参数的整定。明显提高了PID系数整定的效果，缩短了调试周期。最后对仪器的智能检定进行了一定的研究。综上所述，本课题中主要完成了以下工作： 1. 查阅相关资料，选取SOC 级芯片完成硬件电路设计，使硬件电路简洁，节约了硬件成本。 2. 研究相关控温算法，并在开环控温试验的基础上建立了一种适合于熔点仪测温系统的控温算法。该算法具有系数整定简单，控温效果稳定，升温超调量小等优点。 3.为了迅速优化调整PID 算法系数，通过串口通讯将被测量传送到PC机，辅助完成系数的整定，很好的提高了系数整定的准确性，缩短了调试周期。 4. 完成熔点测试系统非线性误差的校正，并对仪器的智能检定做了一定的研究。 5. 对于仪器的公共阻抗干扰问题做了简单研究。