具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

本发明提供了一种基于悬臂梁的水热反应监测装置，如图1所示，包括密闭容器1、悬臂梁2、第一压电传感部5、第二压电传感部4。密闭容器1内有反应物3，密闭容器1可以为水热釜。悬臂梁2包括水平部和竖直部，水平部一端与密闭容器1内壁固定连接，另一端与竖直部的上端固定连接，水平部可以水平，也可以不水平，竖直部的上端与水平部一端固定连接，竖直部的下端为悬臂梁2的自由端，竖直部下端浸入反应物中，竖直部竖直，反应物3的液面高度变化时竖直部浸入反应物3中的长度变化最明显，有利于灵敏监测反应物3液面高度变化。悬臂梁2的材料为硅或氮化硅。第一压电传感部5与悬臂梁2固定连接，置于水平部靠近密闭容器1内壁一端，可以置于其上方，也可以置于其下方；第二压电传感部4与悬臂梁2固定连接，可以置于水平部任意位置。第一压电传感部5为一块与外电路连接的压电材料，具体地，压电材料为压电陶瓷或聚偏氟乙烯；第二压电传感部4为一块与外电路连接的压电材料，具体地，压电材料为压电陶瓷或聚偏氟乙烯。第一压电传感部5为悬臂梁2的激励源，通过改变外电路中交流电的频率，悬臂梁2做不同频率的受迫振动，当受迫振动的频率与悬臂梁2的本征振动频率相同或相近时，悬臂梁2发生共振现象，振幅最大。第二压电传感部4用于探测悬臂梁2的振动信息，悬臂梁2的振动信息转化为电信号，由外电路读取，包括但不限于探测悬臂梁2是否发生共振现象。水热反应过程中反应物3液面高度会生变化，影响竖直部浸入反应物3中的长度，导致悬臂梁2有效长度发生变化，从而改变其本征振动频率，悬臂梁2的本征振动频率灵敏依赖于其有效长度、质量、应力分布等，通过读取外电路信号即可灵敏监测水热反应进程。

应用时，随着水热反应的进行，密闭容器1内的温度和压强发生变化，从而，反应物3的液面高度发生变化，竖直部下端浸入反应物3的长度发生变化，即悬臂梁2的有效长度发生变化，悬臂梁2的本征振动频率极度灵敏地依赖于其有效长度。通过探测悬臂梁2的本征振动频率及其变化情况，即可监测水热反应的进程。结合水热反应的原理，反应物3的液面高度能够被精确计算，即水热反应结束时的反应物3液面高度是可以提前预知的，其对应的悬臂梁2本征振动频率为一确定数值，这对于监测水热反应是否结束具有重要意义。第一压电传感部5为悬臂梁2提供激励，通过改变外电路中交流电的频率，悬臂梁2做不同频率的受迫振动，当受迫振动的频率与悬臂梁2的本征振动频率相同或相近时，悬臂梁2发生共振现象，振幅最大，通过第二压电传感部4探测悬臂梁2的振动信息，将悬臂梁2的振动信息转化为电信号，由外电路读取。即本发明将水热反应的进程转化为测量悬臂梁2的本征振动频率，以此实现对水热反应的灵敏监测。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，竖直部下端还包括一横板6，横板6与竖直部下端固定连接。横板6的形状可以为圆形、矩形、椭圆等任意形状，优选地，横板6的形状为圆形，圆形为对称形状，使得横板6对悬臂梁2的作用力均匀分布。横板6与水平方向的夹角可以为任意锐角，优选地，横板6与水平方向的夹角为零度，即横板6水平，横板6水平，横板6在水平面上的投影面积最大，即横板6对反应物3的阻力的作用面积最大。横板6的材料可以与悬臂梁2相同，也可以与悬臂梁2不同，优选地，横板6的材料与悬臂梁2不同。反应物3的液面高度变化时，横板6与反应物3之间存在阻力作用，横板6将作用力传递给悬臂梁2，悬臂梁2的应力分布发生变化。同时，反应物3的液面高度变化时，浸入反应物3中悬臂梁2的长度也发生变化，即悬臂梁2的有效长度发生变化。悬臂梁2的本征振动频率与悬臂梁2的应力分布和有效长度严格相关，且应力分布和有效长度的作用互不影响。通过同时监测悬臂梁2的应力分布和有效长度的变化，提高本发明监测装置的灵敏度。

实施例3

在实施例1的基础上，如图3所示，竖直部的形状为上宽下窄的锥形。与水平部固定连接的一端较宽，浸入反应物3的一端较窄。反应物3的液面高度变化时，悬臂梁2的有效长度的变化更明显。悬臂梁2的本征振动频率与其有效长度严格相关，故本征振动频率的变化也随之更加明显。使得监测装置的灵敏度得到提升。

实施例4

在实施例3的基础上，如图4所示，竖直部侧边有多个凹槽。凹槽的形状可以为三角形、圆形、矩形、椭圆等任意形状，每个凹槽的形状可以相同也可以不同，优选地，每个凹槽的形状相同，这样方便制备悬臂梁2。凹槽的位置分布可以对称分布，也可以不对称性分布，优选地，凹槽不对称分布于竖直部外侧，这样有凹槽的竖直部长度更长，有利于监测到更小的反应物3液面变化。凹槽的深度可以为任意小于其所在位置竖直部宽度的数值，凹槽的深度可以统一，也可以不统一，优选地，凹槽的深度不统一，更优选地，凹槽的深度小于其所在位置竖直部宽度的一半，这样不会对悬臂梁2的质量、应力分布等产生很大影响，方便对比监测效果。凹槽的方向可以水平，也可以不水平，优选地，凹槽方向水平，这样留存反应物较少，既可以满足监测需求又不影响水热反应。当反应物3的液面高度变化时，一部分反应物3会留存在凹槽内，改变了悬臂梁2的有效质量。同时，反应物3的液面高度变化时，浸入反应物3中悬臂梁2的长度也发生变化，即悬臂梁2的有效长度发生变化。悬臂梁2的本征振动频率与悬臂梁2的有效质量和有效长度严格相关，且有效质量和有效长度的作用互不影响。通过同时监测悬臂梁2的有效质量和有效长度的变化，进一步提高本发明监测装置的灵敏度。

实施例5

在实施例3的基础上，如图5所示，密闭容器1竖直剖面的形状为上宽下窄的梯形。反应物3液面高度变化时，相对较窄的密闭容器1下部高度变化更明显，即悬臂梁2浸入反应物3的长度变化更明显，这样一来，悬臂梁2的有效长度变化更大。悬臂梁2的本征振动频率与其有效长度严格相关，故本征振动频率的变化也随之更加明显。监测装置的灵敏度得到提升。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。