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自动温控超声波萃取仪的研制

作　者: 邹丹霞
导　师: 丁明跃
学　校: 华中科技大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 超声萃取超声电源频率跟踪温度控制 PID算法
分类号: R318.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 91次
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内容摘要

超声萃取技术是近年来发展起来的一种新型分离技术。与常规的萃取技术相比,超声波萃取技术具有无污染、高效、快速、价廉等特点。目前,超声波萃取技术已广泛用于食品、药物、工业原材料等有机组分或无机组分的分离和提取,但是国内专用于超声萃取的实验设备比较少,而且不具备自动调温功能。对于生化实验来说,温度也是影响实验结果的一个重要因素。本文旨在设计一款能够实时测温控温的超声波萃取仪,该仪器主要由超声波发生系统、测温控温系统两部分组成。超声波发生系统是超声波萃取仪的核心,它主要由换能器匹配电路、超声电源和频率跟踪电路三部分组成,其中换能器匹配采用变压器耦合方式,这种方法的好处在于有效机电耦合系数高;超声电源采用全桥推挽逆变电路,具有转换效率高的特点。频率跟踪采用自适应相差反馈式,该方法综合了当前国内外的几种主要方法如电流反馈式、锁相环式、导纳反馈式和自适应方式的优点,实验结果表明,它具有搜索精度高、几乎不存在误跟踪或漏跟踪的情况、频率跟踪算法简单及灵活等优点。测温控温系统分成两个单独的模块进行设计。测温采用差分输入方式,精确度可达0.001℃。控温系统采用PID (proportional-integral-derivative,即比例-积分-微分控制)技术自动调节功率,温度上升快、收敛性好、振荡纹波小,控温精度达±1℃(超声波不开的情况下)。此外,本系统具有良好的系统架构和人机交互界面,可灵活定制不同的实验方案。仪器采用LCD全程显示实验进程,在实验中可随时修改参数,使实验过程更加简单,实验结果更加理想。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 课题来源  9
  1.2 课题研究目的与意义  9
  1.3 需求与系统分析  9-11
  1.4 本文主要内容  11-13
2 超声系统设计  13-33
  2.1 超声振动系统  13-18
  2.2 超声电源设计  18-25
  2.3 频率跟踪设计  25-33
3 单片机及其它外围设计  33-44
  3.1 单片机选择  33-34
  3.2 加热管、压缩机模块设计  34-36
  3.3 温度采集模块设计  36-40
  3.4 磁力搅拌模块设计  40-42
  3.5 液晶显示模块设计  42
  3.6 键盘扫描设计  42-44
4 软件系统设计  44-53
  4.1 系统架构  44-47
  4.2 频率跟踪模块  47-49
  4.3 温控PID 算法  49-53
5 系统测试  53-66
  5.1 超声系统测试  53-63
  5.2 温控系统测试  63-64
  5.3 整体联合调试  64-66
结论与展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-70

自动温控超声波萃取仪的研制

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