阅读说明：本技术 一种用于量热计外表面温度控制的固态恒温装置 (Solid-state constant temperature device for controlling temperature of outer surface of calorimeter ) 是由 武超 刘丽飞 吕卫星 任英 胡石林 尹文续 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明属于放射性环境温度控制技术领域,具体涉及一种用于量热计外表面温度控制的固态恒温装置。包括设置在量热计外表面的串联的若干块半导体制冷片,能够随着输入半导体制冷片的电流的方向的改变对量热计进行制冷或制热,改变电流大小能够控制半导体制冷片的制冷或者制热的功率；还包括用于为半导体制冷片提供电流的高精度数字源表,用于监测反馈量热计外表面温度的测温元件,用于读取测温元件测量的温度的多功能数字万用表,连接高精度数字源表和多功能数字万用表的计算机,计算机设有用于控制高精度数字源表的电流的输出大小及方向的温度控制程序。本发明使量热计的测量不再受到环境温度波动的影响,且不存在水泄露的隐患。(The invention belongs to the technical field of radioactive environment temperature control, and particularly relates to a solid constant temperature device for controlling the temperature of the outer surface of a calorimeter. The calorimeter comprises a plurality of semiconductor refrigerating sheets which are arranged on the outer surface of the calorimeter and connected in series, the calorimeter can be cooled or heated along with the change of the direction of current input into the semiconductor refrigerating sheets, and the cooling or heating power of the semiconductor refrigerating sheets can be controlled by changing the current; the temperature control device comprises a semiconductor refrigeration piece, a temperature measuring element, a multifunctional digital multimeter and a computer, wherein the semiconductor refrigeration piece is used for providing current for the semiconductor refrigeration piece, the temperature measuring element is used for monitoring the temperature of the outer surface of the feedback calorimeter, the multifunctional digital multimeter is used for reading the temperature measured by the temperature measuring element, the computer is connected with the high-precision digital source meter and the multifunctional digital multimeter, and the computer is provided with a temperature control program used for controlling the output size and the direction of the current of the high-precision digital source meter. The invention ensures that the measurement of the calorimeter is not influenced by the fluctuation of the ambient temperature any more, and has no hidden trouble of water leakage.)

一种用于量热计外表面温度控制的固态恒温装置

技术领域

本发明属于放射性环境温度控制技术领域，具体涉及一种用于量热计外表面温度控制的固态恒温装置。

背景技术

量热法是测量样品产生热功率的一种方法，它广泛用于化学能、生物能、放射性半衰期、平均衰变能以及放射性活度测量。由于分析过程是非破坏性的，因此非常适合于放射性物质的分析定量，在分析放射性物质时不会增加放射性物质向环境的排放。

但在分析热功率比较小的样品时，分析结果受环境温度波动的影响较大，为提高分析精度，目前主要有两种方式应用，一种方式是在量热计外表面加一个恒温体，通过控制恒温体的温度使量热计外表面温度恒定来减小环境温度波动对量热计测量精度的影响，另一种方式是在算法上对环境温度波动进行温度补偿，但补偿算法尚不成熟。在第一种方式中应用最多的恒温体是循环水，通过控制循环水温度使量热计外表面温度恒定来减小环境温度波动对量热计测量精度的影响。但在一些特殊场所如放射性场所，水的存在或者泄露会增加放射性废物的处理量。

发明内容

针对目前所采用的循环水的恒温体所存在的弊端，本发明的主要目的是提供一种固态恒温装置，能够对量热计外表面进行恒温，降低环境温度波动对测量的影响，提高测量精度。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种用于量热计外表面温度控制的固态恒温装置，其中，包括设置在量热计外表面的串联的若干块半导体制冷片，所述半导体制冷片的温控面与所述量热计外表面相接触，所述温控面能够随着输入所述半导体制冷片的电流的方向的改变对所述量热计进行制冷或制热，改变所述电流大小能够控制所述半导体制冷片的制冷或者制热的功率；还包括用于为所述半导体制冷片提供所述电流的高精度数字源表，用于监测反馈所述量热计外表面温度的测温元件，用于读取所述测温元件测量的温度的多功能数字万用表，连接所述高精度数字源表和所述多功能数字万用表的计算机，所述计算机设有用于控制所述高精度数字源表的所述电流的输出大小及方向的温度控制程序。

进一步，每块所述半导体制冷片的散热面设置有一个散热器，所述散热面是指所述半导体制冷片上不与所述量热计相接触的一面，各个所述散热器并联在一起。

进一步，在所述量热计的外表面设有保温层，所述保温层用于对所述量热计的外表面上不接触所述半导体制冷片的区域进行保温。

进一步，所述半导体制冷片彼此之间距离为10-15厘米。

进一步，所述高精度数字源表的电流输出精度优于1微安。

进一步，所述测温元件的分辨率优于0.001℃。

进一步，所述温度控制程序根据所述多功能数字万用表读取的温度，通过PID算法选择合适的参数调节所述高精度数字源表的所述电流的输出大小及方向，使所述量热计外表面温度恒定在设定值。

进一步，所述半导体制冷片的所述温控面的温度控制范围为－40℃～+200℃。

进一步，所述测温元件固定在所述量热计的外表面，所述测温元件的数量为两个，一备一用。

进一步，所述半导体制冷片与所述量热计之间涂抹导热硅脂，所述散热器与所述半导体制冷片之间涂抹导热硅脂。

本发明的有益效果在于：

1.使用本发明所提供的固态恒温装置，可以将量热计外表面温度稳定在±0.002℃，使测量不再受到环境温度波动的影响，将量热计的测量精度从1％提高到小于0.3％。

2.区别于循环水恒温方式，不存在水泄露的隐患，不存在循环水泵的震动及噪音，增加了量热计适用范围，降低了量热计对环境条件的要求。

附图说明

图1是本发明

具体实施方式

中所述的一种用于量热计外表面温度控制的固态恒温装置的示意图；

图2是本发明具体实施方式中所述的一种用于量热计外表面温度控制的固态恒温装置在量热计外表面布置的示意图；

图中：1-计算机，2-高精度数字源表，3-多功能数字万用表，4-散热器，5-半导体制冷片，6-测温元件，7-量热计，8-控温单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

本发明的思路是发明一套固态恒温装置替代应用广泛的循环水恒温方式，既能保证分析精度，又不担心水的泄露问题。半导体制冷片(帕尔贴)是利用当电流通过热电偶时，其中一个结点散发热而另一个节点吸收热的原理，将冷端的热量转移到热端。改变电流大小，可以改变制冷功率，改变电流方向，可以切换制冷和制热的模式。因此在量热计外表面，均匀排布一定量的半导体制冷片，彼此间串联连接，通过温度控制程序控制提供给半导体制冷片的电流的大小和方向，并监测量热计主体的温度，达到使量热计外表面温度恒定，降低环境温度波动对测量的影响，从而提高量热计测量精度的目的。

如图1所示，根据以上思路，本发明提供的一种用于量热计外表面温度控制的固态恒温装置的部件包括半导体制冷片5、高精度数字源表2、散热器4、测温元件6、多功能数字万用表3以及设置有温度控制程序的计算机1。

如图2所示，半导体制冷片5设置在量热计7外表面，半导体制冷片5为若干块，串联在一起。根据量热计7的尺寸确定半导体制冷片5的安装数量及安装位置，半导体制冷片5均匀排布在量热计7外表面，彼此之间距离为10-15厘米，用于直接控制量热计7外表面温度。半导体制冷片5的温控面与量热计7外表面相接触，温控面能够随着输入半导体制冷片5的电流的方向的改变对量热计7进行制冷或制热(即改变电流的方向，半导体制冷片5就会在制冷或者制热两种工作模式中切换)，改变电流大小能够控制半导体制冷片5的制冷或者制热的功率。

如图1所示，每块半导体制冷片5的散热面设置有一个散热器4，散热面是指半导体制冷片5上不与量热计7相接触的一面，各个散热器4并联在一起，散热器4并联连接后，根据散热器输入电压和总功率的要求，接入符合要求的普通电源。散热器4用于为半导体制冷片5的热端散热，防止半导体制冷片5的热端过热烧毁，设置在一起的半导体制冷片5和散热器4构成一个控温单元8，控温单元8与量热计7之间用螺丝固定。

高精度数字源表2与串联后的半导体制冷片5相连，用于为半导体制冷片5提供电流，高精度数字源表2的电流输出精度优于1微安。

在量热计7的外表面设有保温层，保温层用于对量热计7的外表面上不接触半导体制冷片5的区域进行保温。在保温层上开孔，半导体制冷片5设置在保温层的开孔内。

测温元件6固定在量热计7的外表面，用于监测反馈量热计7外表面温度，分辨率优于0.001℃。测温元件6的数量为两个，一备一用。

多功能数字万用表3用于读取测温元件6测量的温度。测温元件6的引线从保温层引出，连接多功能数字万用表3。

高精度数字源表2和多功能数字万用表3连接到计算机1，计算机1设有温度控制程序，温度控制程序用于控制高精度数字源表2对半导体制冷片5的电流的输出大小及方向的。温度控制程序根据多功能数字万用表3读取的温度，通过PID算法选择合适的参数调节高精度数字源表2对半导体制冷片5的电流的输出大小及方向，使量热计7外表面温度恒定在设定值。

在实际使用中，首先将高精度数字源表2、多功能数字万用表3、计算机1、散热器4用电源接入市电并开机；随后打开温度控制程序，在温度控制程序中设置量热计7需要达到的温度值，随后运行温度控制程序，温度控制程序控制高精度数字源表2对半导体制冷片5输出相应的电流，同时温度控制程序监控多功能数字万用表3反馈的温度值，并根据温度值随时调整高精度数字源表2的电流输出，工作人员观察温度变化情况，待温度波动达到预期值时，使用量热计7开始测量。这一过程中，散热器4均处于工作状态。

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。