[摘要] 微波消解是近年来兴起的一种样品前处理手段，具有速度快、试剂用量少、样品不易被沾污、节约能源等优点。温度一直是微波消解仪的关键指标，同时对参加热力学反应样品温度的精密监控，也始终是微波消解仪的关键技术。本文以微波消解仪消解罐内部温度测量方式、温度测量的准确性和及时性为研究核心，主要解决在微波消解仪测温领域存在的问题，目的是改变测温方式，使测温的准确性和实时性得到保证，最终为样品前处理技术提供技术支撑，保证样品消解的完全性和安全性。
[关键词] 微波消解仪；温度校验；恒温源
1 恒温源测温技术概况
恒温源测温采用双层恒温罐设计，加热电阻丝绕制在内保温罐和外保温罐的外面,测温传感器嵌在内保温罐的内侧壁上，基于数 PID、高精度恒温自动控制系统电路和图像识别技术，通过计算机机控制，自动识别温度值，实现整个系统自动化运行。
2 基于恒温源技术的微波消解仪温度校验系统的实现
基于恒温源技术的消解仪温度校验系统：通过电源模块连接继电器对加热棒进行加热，通过K型热电偶实现对温度的采集，传输到数字调节仪上，实现数字调节仪对传感器温度的读取。在数字调节仪与PC机之间，数据的传输与回复通过RS232串口与RS485串口的连接，通过Modbus协议在端口号、外设地址、参数地址与数据位、校验码上规定的数据格式以及自主对参数的选择来实现PC机与数字调节仪之间的数据连接，实现PC机对数字调节仪上的温度读取以及对数字调节仪上的温度设定值的设置。
系统的温度控制采用PID控制，数字调节仪上当系统开始工作时，首先由单片机控制软件发出温度读取指令，通过温度传感器采集加被控对象的当前温度值并送显示屏实时显示实时显示。然后，将温度测量值与设定值进行比较，差值送PID控制器，PID控制器处理后输出一定量的控制值，经D/A转换为模拟电量，控制被控对象进行加热。PID控制器采用位置式PID控制算法，由于计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量，对积分和微分项不能直接使用，需要进行离散化处理。对PID的参数进行整定时采用基于曲线拟合的最大切线法，解决了飞升曲线切线的斜率最大处不好确定问题，同时又可以利用飞升曲线法提取系统参数特征参数简单易行，实现较好的减少随机误差有不会使参数计算复杂化。在机与曲线拟合的最大切线法下得到的系统参数，通过ZN经验公式转化为PID控制的三的参数。
3 测温显示器图像获取与识别
计算机通过摄像头，获取被检测微波消解仪的温度测试数值图像，并实现图像数值自动识别和数值存储；如图1所示。
采用图像数字识别技术，通过对图像进行识别。图像识别要对图像的灰度进行处理，为了增强显示屏部位图像和其他部位图像的对比度，使其明暗鲜明，有利于提高识别度，需要对仪表图像进行灰度拉伸；边缘主要存在于目标与背景之间，边缘检测的主要目的是精确定位边缘和抑制噪点；对显示屏的定位是这个识别过程的关键，主要应用基于水平灰度变化特征的方法、基于边缘检测的定位方法等；显示屏数字定位是在经图像预处理之后的原始灰度图像中确定显示屏的具体位置，将其中一块子图像从整个图像中分割出来，共字符识别用；在显示屏自动识别过程中，字符分割有承前启后作用。在前期显示屏定位的基础上进行字符分割，然后利用字符分割进行字符识别。显示屏字符识别采用模板匹配字符识别方法，模板匹配是是图像识别方法中最具代表性的方法之一，它从待识别的图像中提取的若干特征量与模板相应的特征量逐个进行比较，计算他们规格化的互相关量，其中互相关量最大的一个就表示期间相似程度最高，可将图像归于相应的类。
4 微波消解仪温度校验系统分析及技术指标
4.1 系统实现的主要功能
（1）两路恒温源单元，可以为不同微波消解仪提供温度测试源；
（2）温度控制器可以测试加热电温度和控制固体继电器的通断，实现温度调控；
（3）计算机与温控器以及加热温度罐形成温控系统，计算机自动检测与确定PID温控参数；并进行参数存储保护；
（4）计算机实现温度的设定、过程控制，并适时显示温控点的实际温度；
（5）计算机系统，控制温度点阶段升温，在温度稳定后，捕捉微波消解仪温度显示图像和温度源温度数值，填入表中；改变温度设置，进行下一点测量，直至全部过程完成。计算机识别图像数据，计算测温误差，生成检测报告。
4.2 系统实现的技术指标
1）测温范围：室温～500℃。
2）温度偏差：0.2℃。
3）温度均匀性：0.1℃。
4）温度波动度：0.1℃/（10min）。
5 结语
总之，基于恒温源技术的微波消解仪温度校验系统的实现，不仅可满足地方的各种微波消解仪的检定、校准之需要，也为微波消解仪的计量检测提供了有效的技术手段和校准方法，将大大提高微波消解仪的检测水平，将对微波消解仪计量校准技术的发展起到了明显的促进作用。而且检测范围亦可辐射到整个国家，将产生显著的经济效益和社会效益。
6 参考文献
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论文作者:罗锋, 郑淞, 罗春菊
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第06期
论文发表时间:2019/7/31
标签：温度论文; 微波论文; 测温论文; 图像论文; 恒温论文; 技术论文; 系统论文; 《当代电力文化》2019年第06期论文;