沥青软化点光电检测方法研究

　　沥青的软化点是试样在规定检测条件下,因受热而下坠达到25.4mm时的温度。根据国家标准《石油沥青软化点测定法》中提出的要求,设计的沥青软化点自动检测装置必须满足几方面的要求:1.对烧杯内的水或甘油加热温度应该保持每分钟上升5±0.5℃;2.沥青软化点不高于80℃的试样将用水作为加热媒体,高于80℃的试样将用甘油作为加热媒体;3.加热前,水温保持在5±0.5℃或甘油温度保持在32±1℃,恒温15分钟;4.自动检测试样受热下坠达到25.4mm。其中第4条是设计该系统装置的关键环节之一,经过调研和实验确定采用光电技术检测沥青软化点。下面介绍所采用的光电检测技术和经验。

　　1　检测方法介绍

　　图1所示是检测方法平面示意图。该图中有光源,烧杯,双层支架和光电管。其中烧杯的容量是800mL。双层支架有上下两层,上层有两个测试用的试样孔,下层没有试样孔,支架的上下两层之间的间隔是25.4mm。图2检测电路中的D1是光电管,它通过两条导线接到印刷电路板上。安装光电管时,必须使光源,试样孔和光电管在一条直线上,而且要与支架下层放在同一平面上。该装置设置了两个试样孔,这样可以同时检测两个沥青试样。为了减少外部自然光等其他光的干扰,检测装置在烧杯和光源的外部加了一个U字型的屏蔽罩(图1未画出)。

　　检测过程:把准备好的两个沥青试样按技术要求分别放在支架上层的试样孔上,然后系统加热装置对烧杯中的水进行加热,温度以每分钟5℃上升。这时,烧杯后面的光源的光线通过烧杯和烧杯中的水,分别照射到烧杯前面的两个光电管上,光电管两端呈现出低阻状态,该状态通过导线送入到检测电路输入端。之后,随着水温的增加,沥青试样变软下坠,当沥青试样下坠到支架的底层时(即下坠25.4mm),沥青试样挡住了烧杯后面的光源的光线,光电管得不到光照而使光电管两端呈现出高阻状态,并送入到检测电路的输入端。该高阻状态通过检测电路为单片机提供一个中断信号,令单片机在中断服务子程序中记录该点的加热温度,即沥青软化点的温度。

　　2　检测电路

　　图2所示是光电检测电路原理图[1]。它由光电管D1,电压比较器LM311,延时电路和触发器组成。光电管用来检测沥青试样下坠状态,发光源和光电管分别放在烧杯的前后两面。当沥青试样受热下坠到25.4mm时,沥青试样正好遮住发光源射入到光电管的光线,这时光电管两端呈现高阻状态,光电管D1的阴极电位升高,电压比较器LM311的反相输入端的电位高于同相输入端的电位,比较器的输出端输出低电位。该低电位输入到由LM555组成的延时电路完成延时,并且从延时电路输出。电压比较器LM311和LM555两部分组成整形电路。CD4013双D触发器的引脚3,5接地,使它接成基本的RS触发器。LM555的引脚3的输出信号送到CD4013的引脚6,触发CD4013。CD4013的引脚2输出送到单片机的外部中断INT1端。检测装置同时检测两个沥青试样。图2是一路沥青试样的检测电路,另一路检测电路与该路相同。不同的是,由CD4013的另一个D触发器组成的基本RS触发器完成,其输出送到单片机的外部中断INT0端.