基本信息
- 項目名稱：
- 噴氣燃料微量冰點自動快速測定儀
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 根據(jù)擴散光散射技術的原理，研制出噴氣燃料冰點自動微量法測定器。通過研究油樣量、靈敏度、外界溫度和溫度修正值等因素對測定結果的影響，實現(xiàn)了快速測定方法的標準化，完全滿足 GB/T 2430-2008，ASTM D7153的精密度要求。主要由四部分構成： 制冷系統(tǒng) 、控制系統(tǒng) 、檢測系統(tǒng) 、顯示部分。儀器體積小、樣品用量少、測試時間短。完全滿足在現(xiàn)場和戰(zhàn)場等非正常的條件下快速檢測噴氣燃料冰點的目的。
- 詳細介紹：
- 原理：將2ml噴氣燃料加入到自動微量法冰點測定器中，利用三級半導體制冷裝置制冷，根據(jù)溫度降低晶體出現(xiàn)時，光遇到結晶發(fā)生散射現(xiàn)象，檢測器檢測到的信號增強，且信號強度隨著晶體的增多而增強;溫度升高結晶消失時，散射現(xiàn)象減弱，檢測器檢測到的信號強度降低趨于穩(wěn)定，即整個過程基于擴散光散射技術這一原理進行測定。最后通過高靈敏度的光學檢測器將檢測到的信號通過轉(zhuǎn)換器輸出，以橫坐標為檢測時間，縱坐標為檢測信號和溫度，當檢測信號出現(xiàn)突變時，所對應的溫度即油樣的冰點。自動微量法冰點測定器的主要技術參數(shù)介紹：適用標準：ASTM D7153 測量范圍：20℃～－65℃ 平均測試時間：6～7min 樣品量：2ml，包括清洗體積數(shù)據(jù)存儲：本地存儲器可存儲上萬個完整的測試報告 LIMS接口：有重量：小于7公斤尺寸：345mm×275mm×200mm 自動微量法冰點測定器主要由四部分構成： 1、制冷系統(tǒng)自動微量法冰點測定器采用三級半導體制冷，冷卻方式為水冷，制冷器具有可靠性高、穩(wěn)定性好、一致性強、使用壽命長、制冷速度快、事件響應短、制冷溫度深、效率高等優(yōu)點。 2、控制系統(tǒng)自動微量法冰點測定器底層采用單片機進行數(shù)據(jù)的采集、控制，上層采用英特爾的MINI主板+微軟正版XP Embedded嵌入式系統(tǒng)，底層與上層通過RS232接口進行通訊，儀器的各種控制命令通過上層應用程序發(fā)給底層，底層的單片機再把命令分解，對各個部件進行控制；同時把各個部件的狀態(tài)反饋到上層的控制程序，包括試樣溫度、檢測信號等。 3、檢測系統(tǒng)該儀器檢測部分采用光電檢測。光電檢測就是光線強弱的變化，接收端的電信號也發(fā)生相應的變化，然后通過放大電路將電信號進行放大，單片機再進行處理。儀器采用進口的羅克韋爾光電檢測器件，獨特的光學器件和高精度的溫度控制技術，保證了對冰點的高精度測定。 4、整體結構部分自動微量法冰點測定器小巧大方，結構緊湊，適合于軍隊的野外實驗。前置的進樣器方便用戶的操作，測試時不需要清洗。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的：噴氣燃料冰點快速測定方法旨以提高工作效率，增強檢測過程的自動化程度，減少化驗工作量，縮短冰點測定時間為目的。依據(jù)本課題期間實驗驗證，該方法對測定噴氣燃料的冰點具有良好的效果。為了使該方法能夠進一步的推廣和使用，建立噴氣燃料冰點的快速測定法標準是有必要的。基本思路：將噴氣燃料加入到自動微量法冰點測定器中，利用三級半導體制冷裝置制冷，根據(jù)溫度降低晶體出現(xiàn)時，光遇到結晶發(fā)生散射現(xiàn)象，檢測器檢測到的信號增強，且信號強度隨著晶體的增多而增強;溫度升高結晶消失時，散射現(xiàn)象減弱，檢測器檢測到的信號強度降低趨于穩(wěn)定，即整個過程基于擴散光散射技術這一原理進行測定。最后通過高靈敏度的光學檢測器將檢測到的信號通過轉(zhuǎn)換器輸出，以橫坐標為檢測時間，縱坐標為檢測信號和溫度，當檢測信號出現(xiàn)突變時，所對應的溫度即油樣的冰點。創(chuàng)新點： 1.采用光電檢測器檢測冰點，靈敏度高，避免了肉眼觀察晶體出現(xiàn)的誤差，實現(xiàn)了冰點自動檢測； 2.應用三級半導體制冷，實現(xiàn)了快速檢測冰點； 3.采用密閉循環(huán)進樣和封閉體系檢測，不用清洗檢測室，而且避免了外界環(huán)境（尤其是空氣中的水分）影響。技術關鍵：1、如何將檢測信號轉(zhuǎn)換電路，通過溫度傳感器檢測出冰點；2、分析干擾信號的特點，從硬件和軟件兩方面入手，設計干擾信號的處理模塊，提高系統(tǒng)的抗干擾能力；自動微量法冰點測定器的主要技術參數(shù)：適用范圍：噴氣燃料冰點測定測量范圍：0℃～－65℃ 平均測試時間：不大于15min 樣品量：2ml，包括清洗體積重量：小于10公斤
科學性、先進性
- 本儀器用于噴氣燃料冰點的測定，完全符合GB/T 2430-2008，ASTM D7153標準的精密度和偏差要求。在相同的外界條件下該方法和GB/T 2430-2008方法對相同的油樣進行測定發(fā)現(xiàn)，兩種方法測定的結果吻合性好，且精確度和穩(wěn)定性好。在相同的測定條件下，對不同來源的噴氣燃料在四次重復實驗中，結果均接近與GB/T 2430-2008測定的結果，且同一油樣四次重復性實驗中冰點在允許的誤差范圍內(nèi)，說明本方法有較好的重復性。本實驗對同一組（1-4），采用盲樣試驗辦法，結果表明，在不同的條件下，冰點都低于-47℃，和國家標準方法相比，結果穩(wěn)定且接近于國標測定的結果。說明本儀器的穩(wěn)定性能好，且再現(xiàn)性好。 綜上所述，噴氣燃料冰點快速測定方法條件穩(wěn)定，重復性和再現(xiàn)性好，符合國家標準方法要求；儀器體積小，重量輕、樣品用量只需2ml（包括清洗體積）、測試時間不超過15min，測定時間短，完全滿足在現(xiàn)場和戰(zhàn)場等非正常的條件下快速檢測噴氣燃料冰點的目的。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 無
同類課題研究水平概述
- 目前國外先進的快速測定冰點方法主要以法國和加拿大為代表，其中法國的ISL公司和加拿大的PHASE公司生產(chǎn)的冰點快速測定儀，都用以測定噴氣燃料的冰點。而我國評定噴氣燃料冰點的方法主要分為常規(guī)方法GB/T 2430-2008航空燃料冰點測定法和SH/T 0770航空燃料冰點測方法（自動相轉(zhuǎn)換法）兩種。 1、常規(guī)方法常規(guī)方法是我國最早常用測定噴氣燃料冰點的方法，目前我國采用GB/T 2430-2008方法測定噴氣燃料的冰點，其主要原理是首先是將試樣降溫，待出現(xiàn)肉眼可見的結晶后再升溫，將形成的烴類結晶完全消失的最低溫度定為冰點，實際上是以測定熔點代替冰點測定。 2.自動檢測方法自動檢測方法能夠在較短的時間內(nèi)完成冰點的測定，其測定方法主要有：（1）氣相色譜法測定噴氣燃料的冰點氣相色譜法是根據(jù)烷烴的總量與冰點的相關性原理,用氣相色譜法測定噴氣燃料中C12～C16正構烷烴的量.然后與用常規(guī)方法測定的噴氣燃料冰點進行關聯(lián)，利用建立的回歸模型，計算出噴氣燃料的冰點. （2）CCD近紅外光譜快速測定噴氣燃料的冰點該法通過使用CCD近紅外光譜儀發(fā)出的紅外光譜提供的噴氣燃料中各類C-H基團的結構信息，判斷不同結構烴類化合物含量，建立模型來判斷噴氣燃料的冰點。檢測所需時間短，有效的避免人為因素的影響。但在建立模型時需先取得大量該燃料的標準方法實驗數(shù)據(jù)和直鏈烷烴含量數(shù)據(jù)，仍受標準方法的制約。（3）噴氣燃料冰點的差示掃描量熱法測定該方法的測定過程不用肉眼觀察試樣的融化過程，而是測定融化過程的熱效應，通過熱流曲線顯示測定過程，根據(jù)熱流曲線的變化來判斷噴氣燃料的冰點。該方法具有簡便、快捷、自動化程度高等優(yōu)點。但成本高，且不能滿足工廠或軍隊連續(xù)作業(yè)的要求；同時較專業(yè)，對操作人員要求高。（4）相轉(zhuǎn)移法相轉(zhuǎn)移法即利用冰點形成過程的特殊性，采用光電檢測技術，自動判斷和識別烴結晶的生成和消失的過程，從而達到自動檢測冰點的目的。綜上所述，各種快速方法各有利弊，前三種方法的優(yōu)點是速度快，用油量少，但這些方法都需要建立大量數(shù)據(jù)庫和模型庫，使用時，維護量大，且對使用人員的專業(yè)技術素質(zhì)要求高，不適合部隊尤其是基層部隊的實際。相轉(zhuǎn)移法測定的結果是實測值，與常規(guī)方法原理相同，只不過用光電檢測器代替了目測，并將試樣少量化，從而達到自動快速檢測之目的，但均需要在氮氣保護條件下檢測。
