专利名称：气室光电测量天平的制作方法
技术领域：
本发明属于光学、电子技术领域，具体涉及一种利用光电技术的天平。
背景技术：
长期以来，应用杠杆原理使被测物与标准质量的砝码达到力学平衡是现有质量测量的主要方法。传统的机械天平存在着操作麻烦，步骤多，精确度低，刻度、砝码不精确等缺点。而利用电磁力平衡原理制成的电子天平，虽然做了很大的改进，但是也存在价格昂贵，维修及故障处理困难，受环境(振动、气流、温度)影响较大，易受外界电磁场干扰等弱点。
发明内容
针对以上不足，本发明提出一种气室光电测量天平，其通过光电传感检测气体浓度的方式来测量物体质量，以达到测量简单，反应快，准确度高，受外界环境影响小，使用寿命长的目的。本发明的技术方案如下一种气室光电测量天平，其包括称量台、气体室、激光器、线性光敏传感器、A/D转换器、数据处理器和LED显示器。所述称量台通过其下方的支撑轴直接与气体室相连。所述气体室的侧壁和底面均为硬质材料制成，顶壁为弹性材料制成的弹性气壁，弹性气壁的中心与称量台的支撑轴下端连接，弹性气壁受到待测物体的重力，弹性气壁向下变形(即下降)则气体室体积可变所述气体室的侧壁上在相对位置设置有两块透明玻璃，气体室的其余部位均布透明，气体室内装标定气体。所述激光器设置在气体室一侧，与其中一块透明玻璃正对，所述线性光敏传感器设置在气体室另一侧，与另一块透明玻璃正对，线性光敏传感器通过信号线连接A/D转换器，A/D转换器连接数据处理器，数据处理器连接LED显示器。本发明通过不同质量的物体对一体积可变的气体室的顶壁产生不同的压力，使向下移动，气体室中的气体浓度发生变化，不同浓度的气体吸收光强的大小不同，从而透过气体的光强不同，通过检测透过气体后的光强来测量对应压力的变化，从而计算出物质的质量。装置优点在于测量简单，反应快，准确度高，受外界环境影响�。跣×四Σ了吹奈蟛睿褂檬倜�。
图1是装置示意图；图2是气体室结构图。
图3是整个装置的电路框图；图中1 :称量台；2 :激光器；3 :气体室；4 :线性光敏传感器；5 :A/D转换器；6 :数据处理器；7 :LED显示器；8 :超量程报警器；9 :称量室；10 :透明玻璃；11 :推拉玻璃门；12:水平仪；13:弹性气壁；14:可调支脚；15 :支撑轴；16 :外壳。
具体实施例方式以下结合附图详细说明本装置参见图1和图2，该装置主要包括外壳16、测量台1、气体室3、激光器2、线性光敏传感器4、A/D转换器5、数据处理器6、LED显示器7等。外壳16用于容纳天平的所有部件，其上部分隔出称量室9，称量室9上表面及三个侧面为固定的透明玻璃板，另一侧面的玻璃为可以自由推拉的门11，便于放置待测物体，及有效的防止外界气流的干扰。测量台I位于称量室9内，其可以上下自由移动，下方通过支撑轴15直接与气体室3上方的弹性气壁13相连。天平的其它部件如气体室3、激光器2、线性光敏传感器4、A/D转换器5、数据处理器6、LED显不器7位于外壳下部。气体室3侧壁和底面为硬质材料制成，顶壁为弹性材料制成的弹性气壁13，其中心与支撑轴下端连接，大大减小了其与其他部件的摩擦。气体室3内部装有一定浓度的定标气体。气体室3的左右两侧壁分别安装有两块透明的透明玻璃10，便于激光可以顺利通过。气体室除透明玻璃外的其余部位均有不透明的涂层，防止外界光对装置产生干扰。气体室3上安装有水平仪12，外壳16的底部设置有可调支脚14。激光器2设置在气体室3 —侧，与其中一块透明玻璃10正对，线性光敏传感器4设置在气体室3另一侧，与另一块透明玻璃10正对，线性光敏传感器通过信号线连接A/D转换器5，A/D转换器连接数据处理器6，数据处理器连接LED显示器7。装置工作原理如下当在称量台I上放有一定质量的物体时，其受到相应的压力，向下压缩气体室上的弹性气壁13，弹性气壁13向下变形，使气体室3的体积减�。钡绞夷谄逖骨勘浠蛏系牧θテ胶庹飧隽ΑＦ迨�3在力的作用下体积减�。诓科宓呐ǘ确⑸浠�。通过的激光的强度发生变化，通过定标即可以算出被测物质的质量。整个装置的电路框图如图3所示，激光器2的激光通过气体室3到线性光敏传感器4，透射激光的强度通过线性光敏传感器4接收并转化为电信号，电信号通过A/D转换器5转换成数字信号，数字信号输入到数据处理器6中，通过数据处理器的处理后，将结果输出显示在LED显示器7上。同时数据处理器也将结果传递给超量程报警器8，当输入值超过预先设定的阀值时报警器通过声音提示。本装置的具体使用方法测量待测物质质量时，先人工调节可调支脚14，观察水平仪12是否水平，然后关闭推拉玻璃门11，开启数据处理器6 (5— 6分钟)，然后打开激光器2及线性光敏传感器4，整个装置开始工作，整个光路和电路稳定后，放入测量物体开始测量。测量过程中关闭玻璃板，待LED显示器上数字稳定后再开始计数。
本装置中，激光器为能发射出稳定光强的激光发生器。线性光敏传感器是一种可以是光敏二极管列阵，也可以是线阵CCD器件，可以接收经过气体室而传过来的光强信号，并经过一系列处理，将其转化为电信号，如可以采用LM 6 0 I型号的线性光敏传感器。A/D转换器可以是MAXM公司的16bit的MAXI 133，主要用于将模拟信号转化为
数字信号。数据处理器为可以是ARM处理器($3C4480)为核心的中央处理单元，实现对信号的釆集与处理。LED显示器用于接收数据处理器所输出的信号，并显示被测物体的质量。水平仪是仪表中常用的一种，可以是气泡水平仪。超量程报警器，其上安装有声音提示系统，当被测物体质量超过量程时通过发声报警提示终止操作。可以是B J RM 2 3 2 3型号。
权利要求
1.一种气室光电测量天平，其特征在于其包括称量台、气体室、激光器、线性光敏传感器、A/D转换器、数据处理器和LED显示器； 所述称量台通过其下方的支撑轴直接与气体室相连； 所述气体室的侧壁和底面均为硬质材料制成，顶壁为弹性材料制成的弹性气壁，弹性气壁的中心与称量台的支撑轴下端连接，弹性气壁受到待测物体的重力，弹性气壁向下变形则气体室体积可变； 所述气体室的侧壁上在相对位置设置有两块透明玻璃，气体室的其余部位均不透明，气体室内装标定气体； 所述激光器设置在气体室一侧，与其中一块透明玻璃正对，所述线性光敏传感器设置在气体室另一侧，与另一块透明玻璃正对，线性光敏传感器通过信号线连接A/D转换器，A/D转换器连接数据处理器，数据处理器连接LED显示器。
2.根据权利要求1所述的气室光电测量天平，其特征在于还设有一外壳，外壳的上部被分隔出作为称量室，称量台位于其内，所述称量室设有可开闭的门，天平的其余部件位于外壳的下部。
3.根据权利要求1所述的气室光电测量天平，其特征在于所述气体室上安装有水平仪。
4.根据权利要求1所述的气室光电测量天平，其特征在于所述外壳的底部设置有可调支脚。
5.根据权利要求1所述的气室光电测量天平，其特征在于所述数据处理器还连接超量程报警器。
全文摘要
一种气室光电测量天平，其包括称量台、气体室、激光器、线性光敏传感器、A/D转换器、数据处理器和LED显示器。称量台通过其下方的支撑轴直接与气体室相连。气体室的顶壁为弹性材料制成的弹性气壁，弹性气壁的中心与称量台的支撑轴下端连接。气体室的侧壁上在相对位置设置有两块透明玻璃，气体室的其余部位均布透明，气体室内装标定气体。激光器设置在气体室一侧，与其中一块透明玻璃正对，线性光敏传感器设置在气体室另一侧，与另一块透明玻璃正对，线性光敏传感器通过信号线连接A/D转换器，A/D转换器连接数据处理器，数据处理器连接LED显示器。本发明通过光电传感检测气体浓度的方式来测量物体质量，达到测量简单，反应快，准确度高，受外界环境影响小，使用寿命长的目的。
文档编号G01G9/00GK103063279SQ20121056635
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者孙卫伟, 杨波, 田怀军 申请人:西南大学
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