油料凝点快速自动检测装置研究

　　摘要：针对当前普遍使用的油料凝点检测仪器存在费时长、体积大、搬运不便等缺点，利用现代检测分析技术，通过将电磁致冷、光电感应检测、计算机数据处理、专家数据库等技术综合集成，研制出一种完整优化的油料凝点低温检测智能装置。实验证明该装置不仅能达到国标检测的各项标准，还大大提高了检测效率，具有较高的应用推广价值。

　　关键词：油料凝点；检测；装置研究

　　1、前言

　　凝点是油料质量管理中的一项非常重要的化验项目。目前，广泛使用的测定方法是GB/T510石油产品凝点测定法，主要存在以下不足：一是检测繁琐，检测实验费时费力，检测一个油样需要3～4小时）；二是检测仪器笨重，凝点检测仪器大多采用半导体致冷或压缩机致冷，所使用的仪器体积大、耗电量大；三是受实验场地限制，由于低温性能检测仪器笨重，自动化程度低，不适合野外和现场作业，也不能满足特定情况下的快速检测需求。因此，研究一种凝点快速自动检测装置，达到提高检测效率、降低化验劳动强度，实现检测仪器自动化、数据处理智能化、功能操作简单化，就显得尤为必要[1][2]。

　　2、基本原理和结构设计

　　2.1基本原理

　　半导体制冷也称为热电制冷，其基本原理是P-N结的帕尔帖效应，即当电流流经两个不同导体形成的接点处会产生放热和吸热现象。

　　在半导体制冷器的冷端，除了产生帕尔贴热Qp（与通过的电流I成正比）外，还有焦耳热Qj和热端传到冷端的热Qc，当冷端温度达到平衡时，根据热力学方程，冷端产生的净热量Q净应为：

　　功耗N的计算公式为：

　　式中：K-器件的体热导率，即总导率；R-器件的体电阻，即总电阻；a-温差电动势；T1-热端温度；T2-冷端温度。

　　从制冷器的计算式（1）和（2）可知，当工作温度、半导体材料性质和几何尺寸一定时，制冷量的大小只与控制电流的大小有关，工作状况是制冷还是制热只与控制电流的方向有关。因此在单片机输出不同的控制信号的时候，只要输出不同的驱动电流和改变电流方向，就可以达到控制半导体制冷器的目的。

　　根据以上原理，采用半导体制冷，以光电衰减变化检测油样凝点，以单片机为控制核心，辅以采样反馈回路，控制电流的大小和方向，实现检测过程的自动化。其仪器原理图如图1所示。

　　系统采用双闭环形式，其基本控制原理为：温度测控装置定时检测油样是否达到凝点，并测量油样温度，将结果返回单片机，由单片机控制是否结束实验；铂电阻传感器同时测量半导体制冷器冷端和热端的温度，将测量结果经过信号调理后送入单片机控制部分，然后经过PID调节器运算得到输出控制量，输出控制量控制驱动电路得到的控制电压施加到半导体制冷器上，从而控制半导体的工作状态和降温速度，减小温度震荡，提高抗干扰能力。

　　2.2结构设计：

　　油料凝点快速自动检测装置的主要组成部分包括：核心控制单元、制冷电路、温度测控组件、键盘响应电路、数据采集系统、液晶显示器、输出单元，其集合了先进控制技术，嵌入式技术，半导体技术，远红外技术，抗干扰技术。整个测试系统框图和仪器外形见图2和图3所示。