四氟试管内液位测量

　　一、工况

　　1.客户需求：实验室设备需要超声波传感器测量四氟试管中的液位高度。

　　2.需求中名词解释：

　　①四氟试管：

　　四氟试管由聚四氟乙烯(PTFE)制成，其最突出的优点是卓越的化学稳定性，能抵抗包括王水、氢氟酸在内的几乎所有强腐蚀性试剂。它具有优异的不粘性与疏水性，表面光滑，易于清洗，样品残留极少。同时，它具备良好的热稳定性，通常可在-200℃至+260℃范围内工作。此外，它还有良好的电绝缘性和生物相容性。但它的缺点也很明显：价格昂贵、不透明、机械强度一般且传热慢。

　　其特性决定了它主要用于以下几类实验：1.强酸/强碱样品处理，尤其是涉及氢氟酸(HF)的操作，这是其不可替代的应用。2.痕量与超纯分析，如ICP-MS等尖端检测的样品前处理与储存，因其本底值极低。3.特殊合成，适用于有强腐蚀性催化剂或溶剂的有机反应。4.高温高压反应，常用作水热反应釜的内胆。5.标准品与贵重样品的长期储存。

　　②实验设备：

　　用四氟试管的实验设备例如：微波消解仪

　　微波消解仪是一种利用微波能量加热样品和酸液，在高温高压下快速、高效地分解有机物和难溶无机物的样品前处理设备。它主要用于将固体或复杂基体样品转化为清澈、均一的溶液，以便进行后续的原子光谱(如AAS、ICP-OES、ICP-MS)等元素分析。简单说，它的核心任务就是“溶样”，是现代化实验室实现高效、精准元素分析的关键第一步。

　　其核心工作原理基于微波加热和密闭高压。不同于传统的电热板传导加热，微波直接作用于样品和酸液中的极性分子(如水、硝酸分子)，使其高速旋转、碰撞，产生“内加热”效应，这使得加热更均匀、更快速。消解反应在密闭的、耐高压的消解罐中进行。随着温度升高，罐内压力也随之上升。高压环境可以显著提高酸液的沸点(例如，硝酸在常压下沸点121°C，在高压下可达200°C以上)。更高的温度和压力极大地增强了酸液的氧化性和反应活性，从而能够快速分解那些在常压下难以处理的顽固样品(如油脂、塑料、陶瓷等)。现代微波消解仪均配备精密的温度和压力传感器，实时监测每个消解罐内的状态，并通过反馈系统自动调节微波功率，确保消解过程在设定的安全参数下进行，保证结果的重现性和安全性。

　　微波消解仪主要由以下几个部分组成：微波炉腔体用于产生和传输微波;磁控管是产生微波的核心部件;消解转子是可放置多个消解罐的旋转架，旋转确保微波加热均匀;消解罐是关键容器，通常包括高强度复合材料制成的外罐、耐腐蚀材料(如PTFE)制成的内罐以及保证安全的密封盖与防爆膜。此外，还包括用于设置程序的控制系统、实时监测的传感器系统以及处理酸蒸汽的排风系统。

　　3.被测对象：各种实验药剂，无腐蚀性有腐蚀性的都有，甚至王水这种极高腐蚀性的药剂。

　　4.容器：四氟试管，内径大概20mm，内部高度在150-200mm都有，底部为弧形半圆，试管口附近可能有环状突起，详细可参考下图：

　　二、工况分析

　　1.实验药剂有腐蚀性，传感器壳体需要极高的抗腐蚀性。

　　2.试管口径小，传感器的超声波发射角是否足够小，能打进试管，不打到试管口上。

　　3.试管底部为弧形，可能会反射虚假信号。

　　4.试管口有环形突起，超声波可能会打到上面，产生虚假信号。

　　5.盲区和量程能否满足试管这种小容器的液位测量要求。

　　三、方案

　　1.初步方案：用我们的M18修改，因为M18本身不防腐，将原本M18的200KHz换能器更换为300KHz的四氟壳体换能器，传感器壳体用钛合金进行制造。

　　2.初步测试：用M18对样品进行测试，表现良好，超声波信号在距离试管口一小段距离下也能打到试管底部，并正常测出距离。超声波信号也不会打到试管口以及试管口的环形凸起处。盲区也达到M18传感器的标准。

　　大禹电子产品主要四大类：工控仪表、工业传感器、海洋设备、超声波换能器。产品应用场景：超声波测距，监测水位/流速/流量/泥位/水深等，水下通信/定位/避障。