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生物樣品液氮凍存庫溫度安全智能控制系統之樣品儲存箱液氮液面的測量方式

作者:天馳液氮罐 來源:轉載 日期:2014-07-12 9:57:24 人氣:504 加入收藏 標簽:液氮 液氮凍存

4.1樣品儲存箱的選擇和需要解決的問題

經過對各種樣品儲存箱的比較太子彩票网址,聽取使用者的意見,選擇美國THERMO FOR姒公司生產的cRYO型樣品儲存箱,主要原因是保溫性能好,拿取樣品方便,更重要的是,廠方可以根據我方要求,在適當的位置留出液面傳感器所需的取樣口。

THERMO FOR凇公司生產的cRYO型樣品儲存箱有其局限性,主要是:

(1)cRY0型樣品儲存箱只提供兩個點的液面測量,原理是在兩個液面高度位黌,放置兩個熱電藕溫度傳感器,一旦液氮液面達到傳感器的位置,溫度為一196℃,即可感知液氮液面的位置。但是這種方式無法提供液氮液面連續變化的信號。

(2)clwo型樣品儲存箱本身不能實現與計算機進行聯網控制和信息傳輸。
所以太子彩票网址,要實現使用者對生物樣品液氮凍存庫溫度安全智能控制系統功能的要求必須首先解決樣品儲存箱液氮液面的測量問題,其次實現各個cRYO型樣品儲存箱的聯網控制。

4.2樣品儲存箱液氮液面的測量方式的設計:

4.2.1樣品儲存轄液氟液面高度測量的重要性

樣品儲存箱液氮液面的測量是整個控制系統的關鍵,控制系統的功能,無論是參數設置,測量太子彩票网址,報警等太子彩票网址,都基于樣品儲存箱液氮液面高度的測量來進行的太子彩票网址太子彩票网址。
樣品儲存箱液氮液面高度的測量,其重要性可見一斑。

4.2.2現有樣品儲存箱液氮液面的測量方式及存在的不足

現有的樣品儲存箱渡氮液藏的測量方式,主要有下面兩種:

(1)熱電耦溫度傳感器方式
如圖4—2(a)太子彩票网址,這種方式主要利用液氮溫度為一196℃太子彩票网址,一旦測量到此溫度,即可認為測量到液氮液面。此方法的缺點是只能間斷的測量液面,如果要盡可能小間隔測量液氮液面高度,需要許多排列緊密的熱電耦溫度傳感器,這對于成本和信號輸出方面太子彩票网址太子彩票网址,都是不可取的。而且也達不到真正的液氮液面高度變化的連續測量太子彩票网址。

(2)電容式液位傳感器:

如圖4.2(b),從已經使用過此方式的用戶了解到,此方式的測量精度和穩定性不理想太子彩票网址,每半年要進行一次校準。穩定性差給用戶控制液面的安全高度帶來不確定性,影響了樣品的安全性。

并且,該傳感器放置在樣品儲存箱的底部,如果傳感器需要更換,在有樣品的情況下,必須將樣品全部取出太子彩票网址,才能更換,這是很麻煩的事情太子彩票网址,對樣品的安全
也是很大的威脅。

4.2.3樣品儲存箱液氮液面測量方式的確定

樣品儲存箱液氮液面的測量方式的選擇,要考慮以下幾個方面的因素:

(1)要保證不影響樣品儲存箱液氮的保溫。
為了保證樣品在低溫狀態下長期保存,以及減少液氮消耗成本,即盡量減少液氮的揮發,樣品儲存箱內部是一個非常封閉的空間。而且,在使用時太子彩票网址,內部溫度通常接近.196℃太子彩票网址。處于一個低溫密封狀態。

(2)要保證測量方式的準確性和穩定性。
在液面高度的測量上,必須準確,不能有太大的誤差,否則無法保證液面的安全高度太子彩票网址,最終不能保證樣品的安全。測量方式的穩定性也非常重要太子彩票网址,因為所儲存的樣品都需要長期保存,一般都在十八年以上,控制系統是二十四小時不問斷工作,測量方式的穩定性是非常關鍵的因素。

(3)要保證測量的傳感器發生故障后太子彩票网址,更換方便,快捷。
在裝滿樣品的樣品儲存箱里更換傳感器,必須考慮方便和快捷的因素太子彩票网址。否則,在給使用者造成很大麻煩的同時,會降低樣品低溫保存的安全性。

(4)成本盡量低,這也是一個重要指標太子彩票网址。
綜合上述要求,選擇間接測量式壓力傳感器的方式,進行樣品儲存箱液氮液面高度的測量。

4.2.4樣品儲存箱液氮液面高度的測量原理

如圖4.3所示,在液氮保存箱的底部有一個小孔,與一根傳感器連接管連接,傳感器連接管的下端通過小孔與液氮保存箱箱體內部相通太子彩票网址,上端與間接測量式壓力傳感器連接。傳感器連接管內部保證封閉。

工作時,隨著加入液氮保存箱的液氮不斷增加,液氮保存箱內部液氮的液面高度也會不斷變化,由于傳感器連接管的下端與液氮保存箱箱體內部相通太子彩票网址,液氮也會進入傳感器連接管太子彩票网址,傳感器連接管里液氮的液面高度也會隨著液氮保存箱內部液氮的液面高度的變化而不斷變化。傳感器連接管的上端是封閉地與間接測量式壓力傳感器連接太子彩票网址,所以太子彩票网址,傳感器連接管上端的空氣壓力,也就是傳感器連接管液氮液面以上的內部空氣的壓力太子彩票网址,會隨著液氮液面高度的變化而變化,而且這種變化是與液氮液面的高度變化相對應的。

這樣,間接測量式壓力傳感囂測出傳感器連接管液氮液面以上的內部空氣的壓力變化,就可以知道傳感器連接管液氮液面的高度變化,而傳感器連接管液氮液面的高度變化太子彩票网址,與液氮保存箱內部液氮的液面高度的變化又是相對應的太子彩票网址。經過實驗標定太子彩票网址,就可以從間接測量式壓力傳感器測得的壓力變化,得到液氮保存箱內部液氮的液面高度的變化,并且,這種變化是可以進行定量表達的。

通過選用精度合適的間接測量式壓力傳感器,就可以得到所需要的液面高度測量精度太子彩票网址太子彩票网址。
需要注意的是,為了盡量減少由于液氮蒸發造成的傳感器連接管內部空氣壓力的變化,傳感器連接管應位于液氮保存箱的真空保溫層內部空間,以最大限度減少熱交換的發生。

4.2.5樣品儲存箱液氮液蕊測量傳感器的選擇
樣品儲存箱液氮液面的控制高度最高位為8∞毫米,根據此高度,可以選擇lO∞毫米高水柱太子彩票网址,相當于10KPa最大壓力,來選擇間接測量式壓力傳感器。
經過調研,最后選用MPx5010DP型溫度補償的壓差壓力傳感器。壓力輸
入信號為。一10KPa,輸出電壓為O一5vDc。精度為O.1mv可以根據以下公式:
10a|0Imn,5000Inv=1Ⅱm1,o-25mv
得出:采用MPx50loDP型溫度補償的壓差壓力傳感器可以完全滿足測量
1蚴液面變化的要求。

4。2.6樣品儲存箱液氯液面高度與-Px501∞P型溫度補償的壓差壓力傳感器輸出電壓關系的實驗

(1)MPx5010DP型溫度補償的壓差壓力傳感器的輸出電壓與容器內水的高度的對應關系的實驗

如圖4-4所示,直流穩壓電源一臺,調整其輸出電壓為6V,連接MPX5010DP型溫度補償的壓差壓力傳感器正負端子,萬用表正端與MPx50loDP型溫度補償的壓差壓力傳感器的輸出端子連接太子彩票网址,萬用表負端與MPx50loDP型溫度補償的壓差壓力傳感器的負端連接。


可以認為平原地區,大氣壓為O.76KPa。如圖4.5選用高度為1.2米的容器一個太子彩票网址,O.6rIlIn直徑太子彩票网址,1.2m長的銅管一根,O.6唧直徑,30cm長硅膠管一條。用硅膠管將MPx5010DP型溫度補償的壓差壓力傳感器與銅管上端連接,銅管豎直放在1.2M高容器內。在容器內放直尺,向容器內加水太子彩票网址,得出MPx50loDP型溫度補償的壓差壓力傳感器的輸出電壓與容器內水的高度的對應關系太子彩票网址,從圖4,6中可以看出太子彩票网址,兩者之間的直線性良好。

(2)MPx5010DP型溫度補償的壓差壓力傳感器的輸出電壓與液氮儲存箱內液氮液面高度的對應關系實驗

如圖4—7,用實際使用的液氮儲存箱進行實驗,與上述實驗不同的是,加入的液體是液氮,同樣得出液面高度與MPX50lODP型溫度補償的壓差壓力傳感器的輸出電壓的對應關系太子彩票网址。從圖中可以看出,兩者之間的直線性良好。

從上述實驗可以確定,所選用的MPx5010DP型溫度補償的壓差壓力傳感器完全可以滿足測量樣品液氮儲存箱內液氮液面高度的要求。

樣品儲存箱液氮液面的測量方式的確定,為生物樣品液氨凍存庫溫度安全智能控制系統的設計打下了基礎。

4.3本章小結

本章敘述了樣品儲存箱的選擇和需要解決的問題,樣品儲存箱液氮液面高度測量的重要性太子彩票网址,已有樣品儲存箱液氮液面的測量方式及存在的不足。提出了新的樣品儲存箱液氮液面測量方式。介紹了新的樣品儲存箱液氮液面測量方式及實驗結果太子彩票网址。為生物樣品液氮凍存庫溫度安全智能控制系統的設計打下了基礎。

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