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HBCYD-900運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定儀符合《GB265-88石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定法》、ASTM D445等標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用在電油、電力、化工、鐵路、科研等行業(yè)。

一.主要特點(diǎn)

1. 采用的單片機(jī)智能控溫，5.7寸液晶彩色觸摸屏，適時(shí)顯示儀器的溫度、時(shí)間、參數(shù)等工作狀態(tài)；

2. 的模組化技術(shù)，不論低粘度或高粘度范圍均可測(cè)量；

3. 自動(dòng)計(jì)算運(yùn)動(dòng)粘度值與測(cè)試平均值，并自動(dòng)打印和存儲(chǔ)測(cè)定結(jié)果；

4. 恒溫浴缸外層有機(jī)玻璃保溫罩，浴內(nèi)溫度分布均勻，控溫效果好；

5. 加熱器等部件采用不銹鋼制作，耐腐耐用，環(huán)型日光燈照明，易觀察；

6. 試驗(yàn)次數(shù)1-6次自由調(diào)節(jié)，可同時(shí)對(duì)兩種以上油樣進(jìn)行平行試驗(yàn)；

7. 毛細(xì)管計(jì)卡采用三點(diǎn)垂直式，操作靈活方便，夾持可靠；

二.產(chǎn)品參數(shù)

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖 2.1，它可分為溫度傳感器部分、信 號(hào)接收發(fā)送部分、接口信號(hào)轉(zhuǎn)換部分、計(jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)部分、恒溫浴毛細(xì)管部分、 恒溫浴加熱部分、恒溫浴致冷部分、恒溫浴輔助電路部分，通過(guò)計(jì)算機(jī)與數(shù)字溫度控制 儀的通訊，多達(dá) 55 個(gè)參數(shù)在兩者之間相互傳輸，自熱電阻傳感器的與恒溫浴浴溫成單 值關(guān)系的電阻值被數(shù)字溫度控制儀接收，各個(gè)參數(shù)的共同努力下，調(diào)節(jié)恒溫浴的溫度。 通過(guò)計(jì)算機(jī)上自帶的數(shù)顯溫度計(jì)，我們可以更直觀的計(jì)算出流體的流動(dòng)時(shí)間，從而利用 計(jì)算機(jī)算出待測(cè)液體的運(yùn)動(dòng)粘度值。系統(tǒng)通過(guò)在已經(jīng)達(dá)到實(shí)驗(yàn)條件的恒溫浴中放置若干 個(gè)經(jīng)過(guò)計(jì)量檢定的毛細(xì)管，由于壓差存在于毛細(xì)管的兩端，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)油品的粘度測(cè)量， 在計(jì)算機(jī)上，還可以通過(guò)查詢模塊尋找之前的歷史數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)以 AVR 單片機(jī)為主控 制器，以 AT89S52 單片機(jī)為溫度控制器，在兩個(gè)單片機(jī)的共同作用下，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)粘度 測(cè)定系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)功能，同時(shí)以 Pt100 為溫度控制傳感器，將溫度的信息及時(shí)返饋給 單片機(jī)，進(jìn)行溫度的補(bǔ)償。

A—上計(jì)時(shí)標(biāo)線 B—下計(jì)時(shí)標(biāo)線 1—PT100溫度傳感器 2—加熱泵（半導(dǎo)體致冷片） 3—毛細(xì)管粘度計(jì) 主控制器—AVR單片機(jī) 恒溫控制器

系統(tǒng)整體工作原理

石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定系統(tǒng)原理圖如圖 2.2。它的整體工作原理是在系統(tǒng)上電以后， 操作者在液晶顯示器上輸入實(shí)驗(yàn)溫度，恒溫控制系統(tǒng)開始對(duì)恒溫浴進(jìn)行恒溫，當(dāng)恒溫水 浴的溫度穩(wěn)定在能夠滿足實(shí)驗(yàn)的溫度時(shí)，蜂鳴器開始發(fā)出警報(bào)，系統(tǒng)自動(dòng)將待測(cè)樣品注 入毛細(xì)粘度計(jì)中，待測(cè)樣品在毛細(xì)管粘度計(jì)中恒溫 20 分鐘左右后，我們開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 當(dāng)待測(cè)樣品流過(guò)毛細(xì)管上標(biāo)刻線時(shí)，紅外傳感器自動(dòng)檢測(cè)液位信息，反饋給計(jì)算機(jī)計(jì)時(shí) 器，開始計(jì)時(shí)；當(dāng)待測(cè)樣品流過(guò)毛細(xì)管下標(biāo)刻線時(shí)，紅外傳感器自動(dòng)檢測(cè)液位信息，反饋給計(jì)算機(jī)計(jì)時(shí)器，停止計(jì)時(shí)，將待測(cè)樣品在自身重力作用下通過(guò)兩個(gè)標(biāo)刻線的時(shí)間傳 輸給單片機(jī)，如此反復(fù)進(jìn)行 4 次，通過(guò)計(jì)算機(jī)的計(jì)算，實(shí)驗(yàn)者更直觀的在液晶屏上了解 此次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，操作者選擇打印實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，測(cè)量結(jié)束。

電加熱部件在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛，為了保證某些區(qū)域溫度的恒定，目前我 們應(yīng)用的加熱方法有很多種，例如脈沖式加熱方式、電阻式加熱方式、超聲波式加熱方 式等。各種各樣的加熱元件應(yīng)用在這些加熱方式中，我們?cè)僬Ｇ闆r下進(jìn)行通電，大量 的熱從這些元件中散發(fā)出來(lái)，溫度逐漸升高的這些工作部件達(dá)到我們預(yù)期的實(shí)驗(yàn)溫度 時(shí)，它會(huì)自動(dòng)斷電，并停止加熱；當(dāng)溫度降低之后，系統(tǒng)會(huì)再次接通電源，使實(shí)驗(yàn)溫度 控制在我們需要的條件。 結(jié)合我們實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際工作情況，選擇了電阻式加熱方式，加熱固定的電阻絲。 因?yàn)椋?-200）℃是恒溫浴缸的調(diào)節(jié)溫度，溫度不是特別高，恒溫浴體積中的工作 介質(zhì)面積不到0.25ｍ3，玻璃恒溫浴具內(nèi)設(shè)置有雙層保溫，壓縮空氣在雙層玻璃間通有， 快速對(duì)流為了防止熱量，所以1.8kW被確定為加熱總功率。對(duì)這1.8kW加熱功率的由來(lái)， 我們進(jìn)行了科學(xué)分配：輔助加熱 1.2kW 控溫加熱 0.6kW 當(dāng)恒溫浴缸內(nèi)的實(shí)際溫度低于我們預(yù)先設(shè)定的溫度20℃時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟用輔助加熱 裝置，加熱進(jìn)行的非?？焖?；當(dāng)恒溫浴浴缸的實(shí)際溫度低于我們?cè)O(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度5℃時(shí)， 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)斷開輔助加熱。 （0-60）℃為帶制冷電路的恒溫浴溫度調(diào)節(jié)范圍，另外北方我們多大多數(shù)的室內(nèi)溫 度一般為20℃上下，所以我們選擇致冷功率P＝40W。 使用時(shí)，恒溫浴缸內(nèi)壁被致冷器的致冷面緊貼，裝有冷卻水的水箱被導(dǎo)熱面緊貼。 當(dāng)設(shè)定溫度時(shí)低于恒溫浴浴缸實(shí)時(shí)溫度時(shí)，正電壓被加在半導(dǎo)體致冷器上，使熱泵被半 導(dǎo)體致冷器形成，由于熱量的傳導(dǎo)作用，恒溫浴內(nèi)熱量不斷的被致冷器抽出，熱量不斷 被冷卻水帶走，使恒溫浴缸內(nèi)的溫度逐漸的下降，再與數(shù)字顯示溫度控制儀表系統(tǒng)的共 同作用，達(dá)到恒溫控制的目的。 當(dāng)我們使用致冷器進(jìn)行致冷時(shí)，如果致冷器內(nèi)無(wú)冷卻水，而導(dǎo)熱面溫度在緊貼冷卻 水箱上急劇的進(jìn)行升溫，很容易將致冷器內(nèi)焊點(diǎn)熔化，從而使致冷器損壞。為防止此情 況發(fā)生，在冷卻水箱上加一溫度開關(guān)，當(dāng)水箱溫度達(dá)到45℃時(shí)，溫度開關(guān)斷開，中問(wèn)繼 電器跳變，斷開加在半導(dǎo)體器件上的電壓，使致冷器件上的工作電流降為零，從而保護(hù) 了致冷器，與此同時(shí)，電路工作產(chǎn)生“斷水報(bào)警”， 報(bào)警信號(hào)被產(chǎn)生，提示用戶接通 冷卻水路，否則致冷器如果長(zhǎng)時(shí)間處于缺水狀態(tài)，會(huì)使致冷器致冷效率下降（可以恢復(fù)）， 但是致冷器無(wú)法恒溫。

控溫儀表選擇

隨著周圍的環(huán)境溫度變化，牛頓流體粘度會(huì)隨著顯著變化，所以溫度是流體粘度的 重要參變量[13]。而溫度是為數(shù)眾多的幾個(gè)基本物理量之一，是液體物質(zhì)必須具有的狀態(tài)， 是描述物體熱脹冷縮的物理量，它標(biāo)志著物體內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度[14]。要測(cè) 量流體的粘度，就必須對(duì)流體進(jìn)行恒溫控制，恒溫控制一般通過(guò)控溫儀表及其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) [15]。 最近幾年數(shù)字式控溫儀發(fā)展十分迅猛，它是指針顯示儀和動(dòng)圈式溫控儀的替代產(chǎn) 品，它是隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展而發(fā)展的，其核心部件是數(shù)字放大器和可控硅。前 者對(duì)傳感器送來(lái)的電信號(hào)進(jìn)行放大和比較，后者接受指令對(duì)加熱管進(jìn)行通電或斷電的控 制。 數(shù)字控溫儀表及其系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)[16]： 1．準(zhǔn)確度高 3位和4位通常是數(shù)字控溫儀表的位數(shù)，它們的準(zhǔn)確度一般是0.5％，0.2％，而其它 類溫度控制儀表的準(zhǔn)確度一般不高于1％。 2．壽命長(zhǎng) 數(shù)字控溫儀表一般采用大規(guī)模集成電路A/D轉(zhuǎn)換器CMOS，高精度低溫漂的集成運(yùn) 算放大器，使儀表具有穩(wěn)定性好，平均時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。 3．分辨率高 顯示值為1999是3位數(shù)字控溫儀表的固有特性，相當(dāng)于溫控儀表有1999條刻度 線，顯示值為19999是4位數(shù)字控溫儀表的固有特性，相當(dāng)于溫控儀表有19999條刻 度線，而其它類控溫儀表的刻度尺弧長(zhǎng)有限，只能刻度不到100條刻度線?？梢姅?shù)字控 溫儀表的分辨率比其它類控溫儀表要高得多。 4．輸入阻抗高 通常都大于20kΩ輸入阻抗是數(shù)字控溫儀表的特性，而其它類控溫儀表的輸入阻抗一 第二章 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì) 12 般為200Ω左右，可見測(cè)量誤差大的減小是外電路給數(shù)字控溫儀表帶來(lái)的。 5．耐震動(dòng)且示值不受安裝位置的影響 數(shù)字控溫儀表因沒(méi)有可動(dòng)部件，所以對(duì)震動(dòng)耐受能力強(qiáng)，并可承受惡劣環(huán)境條件。 6．采用模塊化設(shè)計(jì)，維修簡(jiǎn)單，調(diào)試方便 不同品種的數(shù)字控溫儀表，都是由為數(shù)不多的功能分離的模塊化電路組合而成， 維修簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。 7．品種繁多，配接靈活，功能強(qiáng)大，即可輸入不同類型的測(cè)量信號(hào)，可輸出多種 控制。 當(dāng)數(shù)字控溫儀表內(nèi)設(shè)置不同的變換電路，即可輸入不同類型的測(cè)量信號(hào)，而配置 不同的調(diào)節(jié)電路，則可輸出多種控制。智能化數(shù)字控溫儀表還可帶計(jì)算機(jī)通信接口，能 將測(cè)量結(jié)果以數(shù)字形式輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。 8．外型尺寸標(biāo)準(zhǔn)化 數(shù)字控溫儀表外形尺寸和開孔尺寸均按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際IEC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。 9．對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行線性化處理和冷端補(bǔ)償 由于熱電偶和熱電阻的輸出信號(hào)與溫度之間均為非線性關(guān)系，所以與熱電偶或熱 電阻配套的數(shù)字控溫儀表均配有線性化電路。前者還具有冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償?shù)墓δ埽?而儀表測(cè)量準(zhǔn)確度高。 10．?dāng)?shù)字控溫儀表數(shù)字顯示，直觀，明了，讀數(shù)方便，無(wú)視差。 數(shù)字控溫儀表控制輸出有開關(guān)量、連續(xù)量輸出?？刂品绞接卸皇健⑷皇?、時(shí)間比例、 PID模糊控制等方式。

溫度傳感器選擇

溫度感應(yīng)的原件種類很多，熱電偶和熱電阻是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常用的兩種溫度感應(yīng) 原件，二者都是新興的測(cè)量溫度的傳感器，它們可以溫度控制儀搭配使用，組成溫度控 制儀的溫度感應(yīng)結(jié)構(gòu)，一般金屬殼體內(nèi)放有感溫元件，所以它可以直接與被測(cè)介質(zhì)接觸， 無(wú)距離限制的感受各種不同介質(zhì)的溫度，并將感受到的溫度物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)[17]。由 于體積小的原因，測(cè)量各種液體、氣體、固體以及各種危險(xiǎn)品的實(shí)時(shí)生產(chǎn)溫度都是很方 便的。 由兩種不同但符合一定要求的導(dǎo)體或半導(dǎo)體是指熱電偶（熱電極），測(cè)量端將其一 端焊接作為，參考端為另一端，測(cè)量溫度的一種溫度傳感器，利用兩端溫差與熱電勢(shì)的 函數(shù)關(guān)系束。其代表品種有鎳鉻一銅鎳熱電偶、鎳鉻一銅硅熱電偶、鉑銠10—鉑熱電偶 等。 利用導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性，來(lái)測(cè)量溫度的一種溫度傳感 器是熱電阻。其代表品種有銅熱電阻如Cu50、Gu100等；鉑熱電阻如Pt100、BA1、BA2 等。 一般來(lái)說(shuō)，熱電偶的成本比較高，熱電阻的成本比較低，為了滿足要求，通常我們 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中使用熱電阻就能實(shí)現(xiàn)。 在文的分析探討中，鉑熱電阻我們采用Pt100型。 在日常的測(cè)量中，鉑熱電阻Rt到顯示儀表問(wèn)的引線電阻ｒ?qū)⒅苯佑绊憙x表的輸出。 二線制接法和三線制接法是目前工業(yè)測(cè)量中采用的兩種接線方法，分別如圖2.3和 圖2.4。 兩條線連接的是用鉑熱電阻Rt與電橋，構(gòu)成一個(gè)橋臂的總電阻引線電阻ｒ與鉑熱電 阻阻值Rt之和。雖然二線制接線方法簡(jiǎn)單，但引線電阻ｒ變化時(shí)誤差較大。 三條線與電橋用鉑熱電阻Rt相連，其中電源回路置于一條線，其上橋路的平衡產(chǎn)生 東北石油大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 13 的微小壓降并不影響，橋的兩臂另分別置于兩條線，只要鉑熱電阻所使用的引線的線徑 和長(zhǎng)度相等，它們?cè)趦蓚€(gè)支路中形成的電壓互相抵消，可以大大減小因引線電阻ｒ引入 的測(cè)量誤差。因?yàn)檫@兩條引線分別處于相鄰的兩個(gè)支路中，它們的阻值同時(shí)同向變化， 當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，可以大大減小因溫度變化而引入的測(cè)量誤差。 在本文分析討論中，我們決定采用的是三線制接法，因?yàn)檫@種接線方法可以減小測(cè) 量中產(chǎn)生誤差，更大的提高控溫精度。

恒溫浴致冷方式選擇

目前，吸收式和機(jī)械壓縮式致冷技術(shù)是常見的兩種技術(shù)，它們都是靠致冷介質(zhì)去致 冷，常見的致冷介質(zhì)有酒精、冰、干冰、溴化鋰、液氨、液氮等，都是我們實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常 能夠用到的。 電子致冷方式是操作簡(jiǎn)單快捷的第三種制冷方式，即，它是基于溫場(chǎng)中溫度補(bǔ)償點(diǎn) 升降溫，是嶄新的一種制冷方式[18]。 1822年，有一個(gè)名叫塞貝克的德國(guó)人在他的實(shí)驗(yàn)室里觀察到，當(dāng)兩種不同導(dǎo)體的接 點(diǎn)被加熱時(shí)，電動(dòng)勢(shì)在這兩種導(dǎo)體之間被激發(fā)出來(lái)，熱電流在這過(guò)程中被激發(fā)產(chǎn)生。在 當(dāng)年普魯士作的報(bào)告中他指出，稱這種現(xiàn)象為金屬的熱磁極現(xiàn)象。后人稱此現(xiàn)象 為塞貝克電動(dòng)勢(shì)，其實(shí)質(zhì)就是溫場(chǎng)之中存在著電動(dòng)勢(shì)的緣故。塞貝克效應(yīng)的在當(dāng)今社會(huì) 的應(yīng)用，測(cè)溫?zé)犭娕技皽夭畎l(fā)電裝置在不同領(lǐng)域都有所應(yīng)用。鎳鎳一硅鉻、康銅一鎳鉻、鉑一鉑銠等測(cè)熱敏電偶，就是應(yīng)用了塞貝克溫度補(bǔ)償效應(yīng)，人們使用的熱電偶溫度補(bǔ)償 對(duì)照表，實(shí)質(zhì)上就是溫度之間差異的對(duì)照表罷了。 法國(guó)人珀?duì)柼?834年法國(guó)物理化學(xué)年鑒上發(fā)表論文了關(guān)于溫度補(bǔ)償方面的論文， 宣稱他發(fā)現(xiàn)了逆反應(yīng)有關(guān)于塞貝克效應(yīng)，即當(dāng)電流流經(jīng)兩種不同會(huì)屬導(dǎo)體形成的接點(diǎn) 時(shí)，接點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生放熱和吸熱現(xiàn)象。放熱或吸熱依著電流的大小以及流向所改變，這就 是的珀?duì)柼?yīng)。我們?yōu)榱双@得低于環(huán)境溫度的補(bǔ)償點(diǎn)從而利用珀?duì)柼?yīng)。令人 嘆息的是，不象塞貝克效應(yīng)那么幸運(yùn)，在一百余年的漫長(zhǎng)歲月中沒(méi)有得到實(shí)用，原因是 在當(dāng)時(shí)的條件下，只有金屬導(dǎo)體參與的實(shí)驗(yàn)才能應(yīng)用此效應(yīng)，而金屬導(dǎo)體參加的實(shí)驗(yàn)珀 爾帖效應(yīng)又十分的微弱。 科技成果屬于永無(wú)止境奮勇攀登的人們，既然珀?duì)柼?yīng)在金屬導(dǎo)體中的存在很 弱，新的熱電材料就是這樣被人們尋找新的電偶來(lái)組成。 蘇聯(lián)，半導(dǎo)體研究所院士在本世紀(jì)五十年代對(duì)半導(dǎo)體進(jìn)行了大量研究，他首 先個(gè)提出，一些化合物半導(dǎo)體是希望的溫差電材料。由于他的觀點(diǎn)，各國(guó)的科 學(xué)家紛紛對(duì)半導(dǎo)體材料進(jìn)行研究，經(jīng)過(guò)這些學(xué)者的不懈努力，大量良好的溫差電導(dǎo)體材 料才能呈現(xiàn)在人們的面前。 半導(dǎo)體熱電偶就是由電子致冷器件為主要原材料制造而成的，被科學(xué)家稱為“半導(dǎo) 體致冷器件”，簡(jiǎn)稱“致冷器件”。 半導(dǎo)體致冷器件因其自身?xiàng)l件原因，有其顯著的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，概括起來(lái)有如下9點(diǎn)： 1．無(wú)需添加任何致冷介質(zhì)，有持續(xù)的電力輸出即可連續(xù)工作，用的都是綠色能源 對(duì)環(huán)境也沒(méi)有任何的污染；旋轉(zhuǎn)部件不是致冷器的構(gòu)成，因而沒(méi)有工作產(chǎn)生的震動(dòng)、噪 音以及不必要的磨損； 2．半導(dǎo)體致冷器件是一種固體器件，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，安裝操作 容易，維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低； 3．半導(dǎo)體致冷器件具有兩大特性：既能致冷，又能加熱。致冷效率一般不很高， 但升溫速率還是很快的，因此使用一個(gè)電子器件就可以代替升溫和降溫兩大系統(tǒng)。 4．電流換能型器件是半導(dǎo)體致冷器件，通過(guò)控制輸入電流，可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體高精度 溫控，再結(jié)合溫度檢測(cè)和控制手段，很容易實(shí)現(xiàn)溫度的遠(yuǎn)程控制，計(jì)算機(jī)編程控制、人 機(jī)交流控制，這才是真正意義上的自動(dòng)化系統(tǒng)； 5．半導(dǎo)體致冷器件受熱面積非常小，升溫和降溫速率因次變得很慢，在加熱端和 致冷端都正常工作的情況下，持續(xù)供電不到一分鐘，其實(shí)際條件就能滿足我們的工作需 要； 6．對(duì)核輻射不敏感的半導(dǎo)體才是致冷器，英寸近的地方放置整個(gè)器件放在放射性 鈷幾，性沒(méi)有任何改變經(jīng)數(shù)周之后的致冷器，半導(dǎo)體二極管、三極管受核輻射后同時(shí)放 置的嚴(yán)重受損，本身的特性變差； 7．使用功率范圍廣泛。雖然致冷元件在同一級(jí)別顯得很小，但多個(gè)小的致冷元件 在一起很容易組合成致冷電堆，這些致冷電堆又可以很容易的通過(guò)并聯(lián)或者串聯(lián)的方式 在一起工作，這樣，我們就可以輕易的做出整個(gè)致冷的系統(tǒng)； 8．使用溫度范圍寬。區(qū)間涵蓋+80℃到-80℃。倘若加上真空絕熱加熱材料，或再 加上任何一個(gè)給定的磁場(chǎng)，從+80℃到-135℃也不是不可能實(shí)現(xiàn)的； 9．溫差發(fā)電是通過(guò)半導(dǎo)體致冷器產(chǎn)生的剩余溫度發(fā)點(diǎn)。它適用于對(duì)升溫速率沒(méi)那 么高要求的中低溫區(qū)發(fā)電，特別適合剩余熱量的發(fā)電。 另外，我們還發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體致冷器件在進(jìn)行致冷加熱工作時(shí)，必然形成的溫場(chǎng)存在著 溫差，為使致冷效果達(dá)到我們預(yù)期的水平，就必須想辦法把加熱端的熱量帶走法，那就 讓我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)熱量帶走系統(tǒng)，而熱量帶走系統(tǒng)的方式有很多散熱方式。散熱方式有多種：自然對(duì)流、液冷、強(qiáng)迫通風(fēng)、環(huán)流散熱以及行化潛熱借助于物質(zhì)的溶進(jìn)散熱等。常 用的散熱方式有自然對(duì)流和利用水循環(huán)致冷。 散熱片需要自然對(duì)流。這種散熱方式使用方便，缺點(diǎn)是體積大，不適用大功率致 冷器件。為了不使致冷器件效率降低，一般熱端溫度要比環(huán)境溫度約高10℃以上。 目前我們實(shí)驗(yàn)室的半導(dǎo)體致冷器件廣為使用的一種散熱方式是水冷散熱。散熱器就 通過(guò)水箱或水管散熱的，將熱端的熱能帶走的同時(shí)利用自來(lái)水或水泵循環(huán)的溫度補(bǔ)償 點(diǎn)，大家將這種裝置命名為水冷散熱器。水冷散熱器大多是由紫銅、鋁材，黃銅或不銹 鋼等材料制成的，由紫銅材料加工而成的水冷散熱器是目前市場(chǎng)上散熱的。不 能自動(dòng)斷水是水冷散熱的缺點(diǎn)，這給制作某些便攜型致冷設(shè)備帶來(lái)了很大的技術(shù)難 題。此外的一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)就是，水冷散熱器還裝有單獨(dú)控制斷水保護(hù)的一套電路，一旦水源 被切斷了，這一套保護(hù)電路就會(huì)立即進(jìn)行工作切斷致冷器的電力輸出。 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)的恒溫浴體積較小和所需致冷功率較小，所以在本系統(tǒng)中我們采用了半 導(dǎo)體制冷技術(shù)。

計(jì)算機(jī)通訊接口方式選擇

目前，在自動(dòng)化儀器儀表中常用的通信標(biāo)準(zhǔn)主要有RS-232和RS-485等，長(zhǎng)久以來(lái)， 這兩種串行通訊方式一直是自動(dòng)化儀器儀表最基本的通訊方式之一，在其它應(yīng)用系統(tǒng)的 通信中用得也很多。 雖然發(fā)展了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，但RS-232/485通信技術(shù)仍然是一種應(yīng)用非常廣泛的通信 協(xié)議。一些現(xiàn)場(chǎng)總線還采用了RS-485作為通信協(xié)議的物理層，如Profibus等[19]。 許多一次儀表和二次儀表都帶有RS-232/485通信端口，由于RS-232通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換接 口可以轉(zhuǎn)換為RS-485，因此本文主要討論RS-485通信問(wèn)題。 與物理總線協(xié)議不同，不同的儀表制造商一般都是自行規(guī)定自己的RS-485通信協(xié) 議，這些協(xié)議包括通信數(shù)據(jù)格式，如波特率、起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位， 以及通信幀格式，包括通信命令起始字符、地址編碼、幀數(shù)據(jù)等等。如某種儀表采用 RS-485通信協(xié)議，通信格式為波特率：300－9600bps，數(shù)據(jù)通信格式為１個(gè)起始位、8 個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)停止位，無(wú)校驗(yàn)位，通信幀格式如表2.1

其中，@為起始字符，DE為儀表設(shè)備號(hào)（地址），幀類型為操作命令，幀數(shù)據(jù)為操 作命令對(duì)應(yīng)的命令或數(shù)據(jù)，CRC為校驗(yàn)和，CR為結(jié)束符。 而另一種儀表也采用RS-485通信，但通信數(shù)據(jù)格式和通信幀格式與上述儀表不同， 如Modicom PLC采用了RS-485通信，其協(xié)議采用了Modbus協(xié)議，按照Modbus ASC II格式， 包括一個(gè)起始位、7個(gè)數(shù)據(jù)位、一個(gè)奇偶校驗(yàn)位、一個(gè)停止位或無(wú)奇偶校驗(yàn)位，兩個(gè)停 止位。幀格式采用了如表2.2。

RS-485的通信數(shù)據(jù)格式和幀數(shù)據(jù)格式相同時(shí)，可以用一條雙絞線作為通信線路。應(yīng) 當(dāng)注意，一般地，RS-485通信是一種半雙工通信方式，這一點(diǎn)與RS-232不相同，在這種 情況下，RS-485通信方式只能采用逐一從工作方式，即從設(shè)備從來(lái)不會(huì)主動(dòng)向上發(fā)送數(shù) 掘和請(qǐng)求，而由主設(shè)備（一般是PC）對(duì)從設(shè)備發(fā)出命令，在某個(gè)時(shí)刻，只有主設(shè)備和一 個(gè)從設(shè)備進(jìn)行通信。圖2.5是具有RS-485通信接口的儀表與主機(jī)（PC）通信的原理圖。

對(duì)我們特定的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，固定了儀表，固定了通訊協(xié)議，所以我們采用了RS-232接 口／RS-485接口方式。

計(jì)時(shí)方式選擇

流體粘度測(cè)定過(guò)程中，還要涉及到時(shí)間的計(jì)量。時(shí)間也是基本物理量之一，是周期 運(yùn)動(dòng)持續(xù)特性的度量，是個(gè)感官無(wú)法感知的量，是個(gè)轉(zhuǎn)瞬即逝的量，是個(gè)不能制造也不 能消失的量，是個(gè)無(wú)始無(wú)終、大到無(wú)窮、小到無(wú)窮的量。在時(shí)間的一般概念中，包括時(shí) 刻和時(shí)間間隔兩個(gè)含義。利用時(shí)鐘可以指示時(shí)間，即能指示時(shí)刻和時(shí)間間隔。 時(shí)鐘的發(fā)展歷史可分成連續(xù)流動(dòng)型鐘表、無(wú)周期控制機(jī)械鐘、周期控制機(jī)械鐘、石英鐘、 原子鐘等五個(gè)階段。石英鐘是一種數(shù)字鐘。數(shù)字鐘是用數(shù)字顯示時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)器， 通常指由主振器、分頻器、譯碼顯示器、同步裝置和精密延時(shí)調(diào)節(jié)器等組成的，用于工 程上或?qū)嶒?yàn)室精密時(shí)間同步系統(tǒng)保持標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的計(jì)時(shí)器，其主振器可用石英晶體振蕩器 或原子頻標(biāo)[20]，本系統(tǒng)采用的計(jì)時(shí)方式是通過(guò)軟件讀取計(jì)算機(jī)時(shí)鐘來(lái)計(jì)時(shí)的。