專利名稱：氣室光電測量天平的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)、電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用光電技術(shù)的天平。
背景技術(shù)：
長期以來，應(yīng)用杠桿原理使被測物與標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的砝碼達(dá)到力學(xué)平衡是現(xiàn)有質(zhì)量測量的主要方法。傳統(tǒng)的機(jī)械天平存在著操作麻煩，步驟多，精確度低，刻度、砝碼不精確等缺點(diǎn)。而利用電磁力平衡原理制成的電子天平，雖然做了很大的改進(jìn)，但是也存在價(jià)格昂貴，維修及故障處理困難，受環(huán)境(振動(dòng)、氣流、溫度)影響較大，易受外界電磁場干擾等弱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上不足，本發(fā)明提出一種氣室光電測量天平，其通過光電傳感檢測氣體濃度的方式來測量物體質(zhì)量，以達(dá)到測量簡單，反應(yīng)快，準(zhǔn)確度高，受外界環(huán)境影響小，使用壽命長的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種氣室光電測量天平，其包括稱量臺(tái)、氣體室、激光器、線性光敏傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理器和LED顯示器。所述稱量臺(tái)通過其下方的支撐軸直接與氣體室相連。所述氣體室的側(cè)壁和底面均為硬質(zhì)材料制成，頂壁為彈性材料制成的彈性氣壁，彈性氣壁的中心與稱量臺(tái)的支撐軸下端連接，彈性氣壁受到待測物體的重力，彈性氣壁向下變形(即下降)則氣體室體積可變所述氣體室的側(cè)壁上在相對(duì)位置設(shè)置有兩塊透明玻璃，氣體室的其余部位均布透明，氣體室內(nèi)裝標(biāo)定氣體。所述激光器設(shè)置在氣體室一側(cè)，與其中一塊透明玻璃正對(duì)，所述線性光敏傳感器設(shè)置在氣體室另一側(cè)，與另一塊透明玻璃正對(duì)，線性光敏傳感器通過信號(hào)線連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器連接數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器連接LED顯示器。本發(fā)明通過不同質(zhì)量的物體對(duì)一體積可變的氣體室的頂壁產(chǎn)生不同的壓力，使向下移動(dòng)，氣體室中的氣體濃度發(fā)生變化，不同濃度的氣體吸收光強(qiáng)的大小不同，從而透過氣體的光強(qiáng)不同，通過檢測透過氣體后的光強(qiáng)來測量對(duì)應(yīng)壓力的變化，從而計(jì)算出物質(zhì)的質(zhì)量。裝置優(yōu)點(diǎn)在于測量簡單，反應(yīng)快，準(zhǔn)確度高，受外界環(huán)境影響小，減小了摩擦所帶來的誤差，使用壽命長。


圖1是裝置示意圖；圖2是氣體室結(jié)構(gòu)圖。
圖3是整個(gè)裝置的電路框圖；圖中1 :稱量臺(tái)；2 :激光器；3 :氣體室；4 :線性光敏傳感器；5 :A/D轉(zhuǎn)換器；6 :數(shù)據(jù)處理器；7 :LED顯示器；8 :超量程報(bào)警器；9 :稱量室；10 :透明玻璃；11 :推拉玻璃門；12:水平儀；13:彈性氣壁；14:可調(diào)支腳；15 :支撐軸；16 :外殼。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本裝置參見圖1和圖2，該裝置主要包括外殼16、測量臺(tái)1、氣體室3、激光器2、線性光敏傳感器4、A/D轉(zhuǎn)換器5、數(shù)據(jù)處理器6、LED顯示器7等。外殼16用于容納天平的所有部件，其上部分隔出稱量室9，稱量室9上表面及三個(gè)側(cè)面為固定的透明玻璃板，另一側(cè)面的玻璃為可以自由推拉的門11，便于放置待測物體，及有效的防止外界氣流的干擾。測量臺(tái)I位于稱量室9內(nèi)，其可以上下自由移動(dòng)，下方通過支撐軸15直接與氣體室3上方的彈性氣壁13相連。天平的其它部件如氣體室3、激光器2、線性光敏傳感器4、A/D轉(zhuǎn)換器5、數(shù)據(jù)處理器6、LED顯不器7位于外殼下部。氣體室3側(cè)壁和底面為硬質(zhì)材料制成，頂壁為彈性材料制成的彈性氣壁13，其中心與支撐軸下端連接，大大減小了其與其他部件的摩擦。氣體室3內(nèi)部裝有一定濃度的定標(biāo)氣體。氣體室3的左右兩側(cè)壁分別安裝有兩塊透明的透明玻璃10，便于激光可以順利通過。氣體室除透明玻璃外的其余部位均有不透明的涂層，防止外界光對(duì)裝置產(chǎn)生干擾。氣體室3上安裝有水平儀12，外殼16的底部設(shè)置有可調(diào)支腳14。激光器2設(shè)置在氣體室3 —側(cè)，與其中一塊透明玻璃10正對(duì)，線性光敏傳感器4設(shè)置在氣體室3另一側(cè)，與另一塊透明玻璃10正對(duì)，線性光敏傳感器通過信號(hào)線連接A/D轉(zhuǎn)換器5，A/D轉(zhuǎn)換器連接數(shù)據(jù)處理器6，數(shù)據(jù)處理器連接LED顯示器7。裝置工作原理如下當(dāng)在稱量臺(tái)I上放有一定質(zhì)量的物體時(shí)，其受到相應(yīng)的壓力，向下壓縮氣體室上的彈性氣壁13，彈性氣壁13向下變形，使氣體室3的體積減小，直到室內(nèi)氣體壓強(qiáng)變化，產(chǎn)生向上的力去平衡這個(gè)力。氣體室3在力的作用下體積減小，內(nèi)部氣體的濃度發(fā)生變化。通過的激光的強(qiáng)度發(fā)生變化，通過定標(biāo)即可以算出被測物質(zhì)的質(zhì)量。整個(gè)裝置的電路框圖如圖3所示，激光器2的激光通過氣體室3到線性光敏傳感器4，透射激光的強(qiáng)度通過線性光敏傳感器4接收并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，電信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器5轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)處理器6中，通過數(shù)據(jù)處理器的處理后，將結(jié)果輸出顯示在LED顯示器7上。同時(shí)數(shù)據(jù)處理器也將結(jié)果傳遞給超量程報(bào)警器8，當(dāng)輸入值超過預(yù)先設(shè)定的閥值時(shí)報(bào)警器通過聲音提示。本裝置的具體使用方法測量待測物質(zhì)質(zhì)量時(shí)，先人工調(diào)節(jié)可調(diào)支腳14，觀察水平儀12是否水平，然后關(guān)閉推拉玻璃門11，開啟數(shù)據(jù)處理器6 (5— 6分鐘)，然后打開激光器2及線性光敏傳感器4，整個(gè)裝置開始工作，整個(gè)光路和電路穩(wěn)定后，放入測量物體開始測量。測量過程中關(guān)閉玻璃板，待LED顯示器上數(shù)字穩(wěn)定后再開始計(jì)數(shù)。
本裝置中，激光器為能發(fā)射出穩(wěn)定光強(qiáng)的激光發(fā)生器。線性光敏傳感器是一種可以是光敏二極管列陣，也可以是線陣CCD器件，可以接收經(jīng)過氣體室而傳過來的光強(qiáng)信號(hào)，并經(jīng)過一系列處理，將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，如可以采用LM 6 0 I型號(hào)的線性光敏傳感器。A/D轉(zhuǎn)換器可以是MAXM公司的16bit的MAXI 133，主要用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為
數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)處理器為可以是ARM處理器($3C4480)為核心的中央處理單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的釆集與處理。LED顯示器用于接收數(shù)據(jù)處理器所輸出的信號(hào)，并顯示被測物體的質(zhì)量。水平儀是儀表中常用的一種，可以是氣泡水平儀。超量程報(bào)警器，其上安裝有聲音提示系統(tǒng)，當(dāng)被測物體質(zhì)量超過量程時(shí)通過發(fā)聲報(bào)警提示終止操作?？梢允荁 J RM 2 3 2 3型號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種氣室光電測量天平，其特征在于其包括稱量臺(tái)、氣體室、激光器、線性光敏傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理器和LED顯示器； 所述稱量臺(tái)通過其下方的支撐軸直接與氣體室相連； 所述氣體室的側(cè)壁和底面均為硬質(zhì)材料制成，頂壁為彈性材料制成的彈性氣壁，彈性氣壁的中心與稱量臺(tái)的支撐軸下端連接，彈性氣壁受到待測物體的重力，彈性氣壁向下變形則氣體室體積可變； 所述氣體室的側(cè)壁上在相對(duì)位置設(shè)置有兩塊透明玻璃，氣體室的其余部位均不透明，氣體室內(nèi)裝標(biāo)定氣體； 所述激光器設(shè)置在氣體室一側(cè)，與其中一塊透明玻璃正對(duì)，所述線性光敏傳感器設(shè)置在氣體室另一側(cè)，與另一塊透明玻璃正對(duì)，線性光敏傳感器通過信號(hào)線連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器連接數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器連接LED顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣室光電測量天平，其特征在于還設(shè)有一外殼，外殼的上部被分隔出作為稱量室，稱量臺(tái)位于其內(nèi)，所述稱量室設(shè)有可開閉的門，天平的其余部件位于外殼的下部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣室光電測量天平，其特征在于所述氣體室上安裝有水平儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣室光電測量天平，其特征在于所述外殼的底部設(shè)置有可調(diào)支腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣室光電測量天平，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理器還連接超量程報(bào)警器。
全文摘要
一種氣室光電測量天平，其包括稱量臺(tái)、氣體室、激光器、線性光敏傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理器和LED顯示器。稱量臺(tái)通過其下方的支撐軸直接與氣體室相連。氣體室的頂壁為彈性材料制成的彈性氣壁，彈性氣壁的中心與稱量臺(tái)的支撐軸下端連接。氣體室的側(cè)壁上在相對(duì)位置設(shè)置有兩塊透明玻璃，氣體室的其余部位均布透明，氣體室內(nèi)裝標(biāo)定氣體。激光器設(shè)置在氣體室一側(cè)，與其中一塊透明玻璃正對(duì)，線性光敏傳感器設(shè)置在氣體室另一側(cè)，與另一塊透明玻璃正對(duì)，線性光敏傳感器通過信號(hào)線連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器連接數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器連接LED顯示器。本發(fā)明通過光電傳感檢測氣體濃度的方式來測量物體質(zhì)量，達(dá)到測量簡單，反應(yīng)快，準(zhǔn)確度高，受外界環(huán)境影響小，使用壽命長的目的。
文檔編號(hào)G01G9/00GK103063279SQ20121056635
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者孫衛(wèi)偉, 楊波, 田懷軍 申請(qǐng)人:西南大學(xué)