CN114003074A - 干式恒温试验设备温场校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干式恒温试验设备温场校准装置，涉及恒温试验校准设备技术领域，主要目的是提供一种通过多通道温度采集和温度补偿来提高检测的精准度的干式恒温试验设备温场校准装置。本发明的主要技术方案为：一种干式恒温试验设备温场校准装置，包括：控制部件，处理模块连接于传输模块、通道控制模块和温度补偿模块，传输模块连接于读取模块，读取模块连接于通道控制模块；温度采集部件，每个恒温块用于封堵温场通孔，恒温块具有第一通孔，每个电阻部件的一端连接于通道控制模块，另一端穿过第一通孔并伸入温场通孔；恒流源部件，恒流源部件的一端连接于读取模块，另一端连接于通道控制模块。本发明主要用于温度数据的采集和校准。

Description

干式恒温试验设备温场校准装置

技术领域

本发明涉及恒温试验校准设备技术领域，尤其涉及一种干式恒温试验设备温场校准装置。

背景技术

干式恒温试验设备是一种利用数控加热方式和半导体制冷技术实现稳定控制金属模块温度的一款恒温产品，该产品代替传统的恒温水(油)浴装置，该装置具有加热迅速、控温精度高、均匀性好等优点，同时可以采用不同金属模块来适应多种试验，所以被广泛应用于酶制剂反应试验，血清灭活试验，Rh血样研究，交叉配血，酶切，蛋白质变性，核酸扩增检测预反应以及胆固醇的鉴定检测等多个领域，遍及医药、化工、食品安全、质检、环境等行业。

干式恒温试验设备的控温范围，升温时间，温度稳定性，模块温度均匀性，温度稳定性等技术指标均直接影响到保存样品的质量和试验准确性，所以将干体式恒温器的温度偏差、波动度和均匀性作为重要计量参数。目前国内大都采用了在恒温模块测试孔放置单一探头进行检测，这样会导致测量过程复杂，效率低下并且也会导致测量结果的不准确。

现有技术中具有一种金属浴自动校准方法及***，采用单孔测量，并且，必须提前设置好探头，使用中会出现无法记录或者记录不成功现象，校准结束后再读取数据会导致可靠性降低，其次，在测量时，需要打开上部的盖体，使得测量会导致孔内空气与环境空气的流动，不但无法与金属浴模块孔径匹配，且极易受到环境温度的影响，由于无法补偿，会导致温度检测存在很大误差，且无法实现对整体温场、空间差异性、升温速率等进行检测，现有技术中还具有一种金属浴无线温场校准装置，采用单通道测量，需要同时测量多个孔位时，需要放置多个装置，由于无法同时对多个设备同时控制，并且，多个装置的测量时间不能保持一致，从而导致测量的精准性和可靠性降低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种干式恒温试验设备温场校准装置，主要目的是提供一种能够通过多通道温度采集和温度补偿来提高检测的精准度的干式恒温试验设备温场校准装置。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

本发明实施例提供了一种干式恒温试验设备温场校准装置，该装置包括：

控制部件，所述控制部件包括处理模块、读取模块、通道控制模块、温度补偿模块和传输模块，所述处理模块连接于所述传输模块、通道控制模块和所述温度补偿模块，所述传输模块连接于所述读取模块，所述读取模块连接于所述通道控制模块；

温度采集部件，所述温度采集部件包括多个电阻部件和多个恒温块，每个所述恒温块用于封堵温场通孔，所述恒温块具有第一通孔，每个所述电阻部件的一端连接于所述通道控制模块，另一端穿过所述第一通孔并伸入所述温场通孔；

恒流源部件，所述恒流源部件的一端连接于所述读取模块，另一端连接于所述通道控制模块。

进一步的，所述通道控制模块包括通道选择器、多个继电器和多个第一开关，所述通道选择器的一端连接于所述处理模块，另一端连接于每个所述继电器，所述恒流源部件连接于每个所述继电器，多个所述第一开关一一对应设置在多个所述继电器上，每个所述继电器一一对应连接于其中一个所述电阻部件。

进一步的，运算放大模块，所述运算放大模块的两端分别连接于所述读取模块和所述通道选择器。

进一步的，所述运算放大模块包括滤波模块、差分模块和放大模块，所述滤波模块分别连接于所述通道选择器和所述差分模块，所述放大模块分别连接于所述差分模块和所述读取模块。

进一步的，所述恒温块包括本体和封堵部件，所述本体的中部具有所述第一通孔，所述第一通孔贯穿所述本体，所述封堵部件设置在所述本体的侧面。

进一步的，所述封堵部件包括多个封堵环，多个所述封堵环环绕设置在所述本体的外周侧。

进一步的，存储部件，所述存储部件分别连接于所述处理模块、所述通道控制模块和所述温度补偿模块。

进一步的，通讯模块，所述通讯模块连接于所述处理模块。

进一步的，供电模块，所述供电模块包括蓄电池、稳压模块、充电模块和监控模块，所述蓄电池分别连接于所述稳压模块、所述充电模块和所述监控模块，所述监控模块连接于所述处理模块。

进一步的，交互模块，所述交互模块分别连接于所述监控模块和所述处理模块。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

本发明实施例提供的技术方案中，控制部件包括处理模块、读取模块、通道控制模块、温度补偿模块和传输模块，处理模块连接于传输模块、通道控制模块和温度补偿模块，传输模块连接于读取模块，读取模块连接于通道控制模块；温度采集部件的作用是采集通道内的温度，温度采集部件包括多个电阻部件和多个恒温块，每个恒温块用于封堵温场通孔，恒温块具有第一通孔，每个电阻部件的一端连接于通道控制模块，另一端穿过第一通孔并伸入温场通孔；恒流源部件的作用是提供稳定的恒流源，恒流源部件的一端连接于读取模块，另一端连接于通道控制模块，相对于现有技术，采用单孔测量，并且，必须提前设置好探头，使用中会出现无法记录或者记录不成功现象，校准结束后再读取数据会导致可靠性降低，其次，在测量时，需要打开上部的盖体，使得测量会导致孔内空气与环境空气的流动，不但无法与金属浴模块孔径匹配，且极易受到环境温度的影响，由于无法补偿，会导致温度检测存在很大误差，且无法实现对整体温场、空间差异性、升温速率等进行检测，现有技术中还具有一种金属浴无线温场校准装置，采用单通道测量，需要同时测量多个孔位时，需要放置多个装置，由于无法同时对多个设备同时控制，并且，多个装置的测量时间不能保持一致，从而导致测量的精准性和可靠性降低，本技术方案中，将每个电阻部件的一端连接于通道控制模块，另一端穿过第一通孔并伸入温场通孔，使得恒温块对温场通孔进行封堵，降低温场通孔内的温度外泄，电阻部件对温场通孔进行温度数据采集，同时，恒流源部件提供稳定的恒流源，通道控制模块能够同时采集多个电阻部件上的温度数据，读取模块对通道控制模块的温度数据进行读取，然后通过传输模块对温度数据传输至控制模块，温度补偿模块对温度数据进行实时精准补偿，不仅能够实现多个温场通孔的同时间和同地点温度采集，从而提高了数据采集的准确性，还能够通过四线制的电阻部件进行多通道的数据采集，从而提高了数据采集效率，同时，还能够通过温度补偿模块对采集的温度数据进行实时温度补偿，从而提高了检测的精准度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种干式恒温试验设备温场校准装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种温度采集部件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种温度补偿的方法的步骤示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种干式恒温试验设备温场校准装置，该装置包括：

控制部件，控制部件包括处理模块11、读取模块12、通道控制模块13、温度补偿模块14和传输模块15，处理模块11连接于传输模块15、通道控制模块13和温度补偿模块14，传输模块15连接于读取模块12，读取模块12连接于通道控制模块13；

温度采集部件，温度采集部件包括多个电阻部件21和多个恒温块22，每个恒温块22用于封堵温场通孔100，恒温块22具有第一通孔，每个电阻部件21的一端连接于通道控制模块13，另一端穿过第一通孔并伸入温场通孔100；

恒流源部件3，恒流源部件3的一端连接于读取模块12，另一端连接于通道控制模块13。

本发明实施例提供的技术方案中，控制部件包括处理模块11、读取模块12、通道控制模块13、温度补偿模块14和传输模块15，处理模块11连接于传输模块15、通道控制模块13和温度补偿模块14，传输模块15连接于读取模块12，读取模块12连接于通道控制模块13；温度采集部件的作用是采集通道内的温度，温度采集部件包括多个电阻部件21和多个恒温块22，每个恒温块22用于封堵温场通孔100，恒温块22具有第一通孔，每个电阻部件21的一端连接于通道控制模块13，另一端穿过第一通孔并伸入温场通孔100；恒流源部件3的作用是提供稳定的恒流源，恒流源部件3的一端连接于读取模块12，另一端连接于通道控制模块13，相对于现有技术，采用单孔测量，并且，必须提前设置好探头，使用中会出现无法记录或者记录不成功现象，校准结束后再读取数据会导致可靠性降低，其次，在测量时，需要打开上部的盖体，使得测量会导致孔内空气与环境空气的流动，不但无法与金属浴模块孔径匹配，且极易受到环境温度的影响，由于无法补偿，会导致温度检测存在很大误差，且无法实现对整体温场、空间差异性、升温速率等进行检测，现有技术中还具有一种金属浴无线温场校准装置，采用单通道测量，需要同时测量多个孔位时，需要放置多个装置，由于无法同时对多个设备同时控制，并且，多个装置的测量时间不能保持一致，从而导致测量的精准性和可靠性降低，本技术方案中，将每个电阻部件21的一端连接于通道控制模块13，另一端穿过第一通孔并伸入温场通孔100，使得恒温块22对封堵温场通孔100进行封堵，降低通道内的温度外泄，电阻部件21对通道进行温度数据采集，同时，恒流源部件3提供稳定的恒流源，通道控制模块13能够同时采集多个电阻部件21上的温度数据，读取模块12对通道控制模块13的温度数据进行读取，然后通过传输模块15对温度数据传输至控制模块，温度补偿模块14对温度数据进行实时精准补偿，不仅能够实现多个通道的同时间和同地点温度采集，从而提高了数据采集的准确性，还能够通过四线制的电阻部件21进行多通道的数据采集，从而提高了数据采集效率，同时，还能够通过温度补偿模块14对采集的温度数据进行实时温度补偿，从而提高了检测的精准度。

上述控制部件包括处理模块11、读取模块12、通道控制模块13、温度补偿模块14和传输模块15，处理模块11连接于传输模块15、通道控制模块13和温度补偿模块14，传输模块15连接于读取模块12，读取模块12连接于通道控制模块13，处理模块11采用现有的单片机，能够对温度数据进行计算处理，单片机的型号采用STM32f407单片机，读取模块12采用24位ADC芯片读取AD值，通道控制模块13包括通道选择器131、多个继电器132和多个模拟开关，通道选择器131的一端连接于处理模块11，另一端连接于每个继电器132，恒流源部件3连接于每个继电器132，多个第一开关一一对应设置在多个继电器132上，每个继电器132一一对应连接于其中一个电阻部件21，通道选择器131采用CD4067芯片和ULN2003芯片，对通道选择进行控制，继电器132采用HK15F继电器132，通道选择器131和多个继电器132组成采集通路，对不同的电阻部件21进行温度采集，多个继电器132的切换速率为0.5s，可以实现同时对多个个测量对象进行温度采集，保证较高的同步测量精度，传输模块15采用串行外设接口，将采集的温度数据传输到处理模块11中进行处理，温度补偿模块14采用数字信号处理，对温度实时精准补偿，可以实现(-20～150)℃的测量范围、±0.05℃的测量精度和0.01℃分辨力，具体的，先由处理模块11通过传输模块15高速读取读取模块12上的AD值，然后由温度补偿模块14采用最小二乘法曲线拟合补偿温度，温度补偿的方法具体如下：

每个电阻部件21采集-20℃、0℃、50℃、100℃、150℃五个点的AD值组成补偿函数。函数一：标准温度做Y，AD值做X，函数二标准温度做X，AD值做Y。用最小二乘法正反解出函数P(x)＝A+Bx+Cx²+Dx³的2组A、B、C、D的4个系数。12个通道的参数存储在W25Q16芯片中。其中函数一用于计算出温度值，函数二用于下次标准温度补偿反解出AD值；具体的步骤如下：

141、进入温度补偿程序，选择补偿通道；

142、输入至少5个点的温度补偿值；

143、通过反函数带入偏差值求出标准点的偏差值；

144、通过AD值和标准温度建立函数和反函数；

145、存储两个函数系数。

温度采集部件的作用是采集通道内的温度，温度采集部件包括多个电阻部件21和多个恒温块22，每个恒温块22用于封堵温场通孔100，恒温块22具有第一通孔，每个电阻部件21的一端连接于通道控制模块13，另一端穿过第一通孔并伸入温场通孔100，电阻部件21采用四线制pt100铂电阻，能够对通道内的温度数据进行精准采集，同时，恒温块22套在电阻部件21的外周，恒温块22能够对通道进行封堵，防止热量散失，从而提高检测的精准度；恒流源部件3的作用是提供稳定的恒流源，恒流源部件3的一端连接于读取模块12，另一端连接于通道控制模块13，恒流源部件3采用LMP7704MT芯片用其2运放和BWL EE 1/4W高精密采样无感电阻产生1mA的高精度低温漂的恒流源，再将恒流源输送至每个继电器132，本技术方案中，将每个电阻部件21的一端连接于通道控制模块13，另一端穿过第一通孔并伸入温场通孔100，使得恒温块22对封堵温场通孔100进行封堵，降低通道内的温度外泄，电阻部件21对通道进行温度数据采集，同时，恒流源部件3提供稳定的恒流源，通道控制模块13能够同时采集多个电阻部件21上的温度数据，读取模块12对通道控制模块13的温度数据进行读取，然后通过传输模块15对温度数据传输至控制模块，温度补偿模块14对温度数据进行实时精准补偿，不仅能够实现多个通道的同时间和同地点温度采集，从而提高了数据采集的准确性，还能够通过四线制的电阻部件21进行多通道的数据采集，从而提高了数据采集效率，同时，还能够通过温度补偿模块14对采集的温度数据进行实时温度补偿，从而提高了检测的精准度。

进一步的，控制部件还包括运算放大模块4，运算放大模块4的两端分别连接于读取模块12和通道选择器131。本实施例中，增加了运算放大模块4，运算放大模块4采用可编程增益放大器，可编程增益放大器是一种通用性很强的放大器，其放大倍数可以根据需要用程序进行控制，采用这种放大器，可通过程序调节放大倍数，使A/D转换器满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度，然后通过采集模块读取电阻部件21的温度，再通过传输模块15传输至处理模块11，从而达到提高测量精度的技术效果；可选的，运算放大模块4包括滤波模块41、差分模块42和放大模块43，滤波模块41分别连接于通道选择器131和差分模块42，放大模块43分别连接于差分模块42和读取模块12，滤波模块41能够将信号中特定波段频率滤除，然后通过差分模块42进行运算，然后通过放大模块43对放电电路进行10倍放大，从而进一步达到提高测量精度的技术效果。

进一步的，恒温块22包括本体221和封堵部件，本体221的中部具有第一通孔，第一通孔贯穿本体221，封堵部件设置在本体221的侧面。本实施例中，进一步限定了恒温块22，本体221采用圆台形结构，在本体221的轴线位置设置第一通孔，第一通孔管道本体221的两端，电阻部件21能够***到第一通孔中，并且，本体221采用硅胶材料，能够对电阻部件21的侧面完全包裹和固定，提高恒温块22的密封性，同时，在本体221的外周侧设置封堵部件，封堵部件包括多个封堵环222，多个封堵环222环绕设置在本体221的外周侧，封堵环222环绕固定设置在本体221的外周侧，由于本体221采用圆台形结构，封堵环222的直径从上至下依次减小，当恒温块22***到通道中时，可以根据通道的宽度***不同的深度，使得封堵环222能够完全对通道进行封堵，从而提高恒温块22的密封性，并且，封堵环222与本体221为一体成型结构，能够提高恒温块22的连接性和支撑性。

进一步的，存储部件，存储部件分别连接于处理模块11、通道控制模块13和温度补偿模块14。本实施例中，增加了存储部件，存储部件的作用是存储数据，存储部件可以采用SD卡或者移动硬盘，方便移动或者携带，存储部件分别连接于处理模块11、通道控制模块13和温度补偿模块14，能够将处理模块11、通道控制模块13和温度补偿模块14内的数据进行存储，可选的，增加通讯模块6，通讯模块6连接于处理模块11，通讯模块6采用Lora无线通信连接电脑端上位机，既能现场监控校准又能远程分析数据，通讯模块6还可以连接于存储部件，存储部件能够通过通讯模块6向电脑端上位机上传数据，从而达到方便传输数据的技术效果。

进一步的，供电模块，供电模块包括蓄电池71、稳压模块72、充电模块73和监控模块74，蓄电池71分别连接于稳压模块72、充电模块73和监控模块74，监控模块74连接于处理模块11。本实施例中，增加了供电模块，蓄电池71能够提供电能，稳压模块72能够调整电压，使锂电池稳压到5V，对蓄电池71的供电和电压进行控制，充电模块73能够对蓄电池71进行充电控制，监控模块74能够实时监控蓄电池71的电量和温度，同时，还能够向恒流源部件3提供电源，从而达到提供电源和稳定电压的作用。

进一步的，交互模块8，交互模块8分别连接于监控模块74和处理模块11。本实施例中，增加了交互模块8，交互模块8可以采用电容屏，对电量和数据进行显示，同时，还能够显示多个通道的检测数据，并且通过交互模块8对控制部件进行操作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种干式恒温试验设备温场校准装置，其特征在于，包括：

控制部件，所述控制部件包括处理模块、读取模块、通道控制模块、温度补偿模块和传输模块，所述处理模块连接于所述传输模块、通道控制模块和所述温度补偿模块，所述传输模块连接于所述读取模块，所述读取模块连接于所述通道控制模块；

温度采集部件，所述温度采集部件包括多个电阻部件和多个恒温块，每个所述恒温块用于封堵温场通孔，所述恒温块具有第一通孔，每个所述电阻部件的一端连接于所述通道控制模块，另一端穿过所述第一通孔并伸入所述温场通孔；

恒流源部件，所述恒流源部件的一端连接于所述读取模块，另一端连接于所述通道控制模块。

2.根据权利要求1所述的干式恒温试验设备温场校准装置，其特征在于，

所述通道控制模块包括通道选择器、多个继电器和多个模拟开关，所述通道选择器的一端连接于所述处理模块，另一端连接于每个所述继电器，所述恒流源部件连接于每个所述继电器，多个所述模拟开关一一对应设置在多个所述继电器上，每个所述继电器一一对应连接于其中一个所述电阻部件。

3.根据权利要求2所述的干式恒温试验设备温场校准装置，其特征在于，还包括：

运算放大模块，所述运算放大模块的两端分别连接于所述读取模块和所述通道选择器。

4.根据权利要求3所述的干式恒温试验设备温场校准装置，其特征在于，

所述运算放大模块包括滤波模块、差分模块和放大模块，所述滤波模块分别连接于所述通道选择器和所述差分模块，所述放大模块分别连接于所述差分模块和所述读取模块。

5.根据权利要求1所述的干式恒温试验设备温场校准装置，其特征在于，

所述恒温块包括本体和封堵部件，所述本体的中部具有所述第一通孔，所述第一通孔贯穿所述本体，所述封堵部件设置在所述本体的侧面。

6.根据权利要求4所述的干式恒温试验设备温场校准装置，其特征在于，

所述封堵部件包括多个封堵环，多个所述封堵环环绕设置在所述本体的外周侧。

7.根据权利要求1至6任一项所述的干式恒温试验设备温场校准装置，其特征在于，还包括：

存储部件，所述存储部件分别连接于所述处理模块、所述通道控制模块和所述温度补偿模块。

8.根据权利要求1所述的干式恒温试验设备温场校准装置，其特征在于，还包括：

通讯模块，所述通讯模块连接于所述处理模块。

9.根据权利要求1所述的干式恒温试验设备温场校准装置，其特征在于，还包括：

供电模块，所述供电模块包括蓄电池、稳压模块、充电模块和监控模块，所述蓄电池分别连接于所述稳压模块、所述充电模块和所述监控模块，所述监控模块连接于所述处理模块。

10.根据权利要求1所述的干式恒温试验设备温场校准装置，其特征在于，还包括：

交互模块，所述交互模块分别连接于所述监控模块和所述处理模块。

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