高温蒸汽灭菌器温度压力测量系统

摘要

在材料、生物、安全和医疗卫生等领域的科学试验中，经常需要在一个完全密闭的系统内进行实验。为了保持系统密闭性不受影响，避免实验参数出现失真，较好的方法为空间内独立测量传输，尽量避免系统打孔，减少系统内外部联系。如高温蒸汽灭菌器中进行灭菌操作，常用的高温蒸汽灭菌器为多层全金属密闭结构，对电磁波有很强的电磁屏蔽作用，为保证灭菌器密闭性不能设置过多孔用于安装测量仪器，因此在密闭空间内较难进行数据的测量与传输。 为解决以上问题，论文首先分析了金属密闭空间内电磁波无法进行传输的原因，提出使用机械波完成信号传输。然后针对灭菌器结构，分析了脉冲超声波在固体信道内近场的传输声压特性，引入了超声学原理中圆形活塞振源的辐射特性，为超声波换能器在密闭容器两侧的安装提出理论指导，对使用超声波进行穿透固体通信提供了理论基础。 论文设计了基于Labview软件平台的人机交互应用程序实现了数据的呈现、存储与回放等功能。下位机以使用不同超声波脉冲数量携带信息、包含模拟信号处理电路、数据测量读取电路、Cortex-M3为核心处理器工作在密闭空间内部的数据发射端和能够对接收的超声波脉冲进行放大滤波处理，并使用包络检波法提取信号的数据接收端组成。 论文最后对系统的软硬件调试过程、系统性能参数测试进行了较详细的说明。经实验室测量表明，系统可完成密闭空间的测量通信功能，为实现电磁屏蔽下密闭空间内数据的测量传输，提供了一套完整的软硬件解决方案，具有较好的应用前景。