針對(duì)大多數(shù)中學(xué)缺乏光電比色計(jì)和分光光度計(jì)的現(xiàn)狀,基于朗伯-比爾定律和3D打印技術(shù)自制光電比色計(jì),測(cè)定透明有色溶液的吸光度和濃度。利用自制光電比色計(jì)測(cè)定了琥珀酸亞鐵片中鐵的含量和硫酸銅晶體中結(jié)晶水的含量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明自制光電比色計(jì)的精度高、準(zhǔn)確性好。將3D打印技術(shù)引入化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新改進(jìn),體現(xiàn)了跨學(xué)科融合和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思想。 

【文章來(lái)源】：化學(xué)教育(中英文). 2020,41(15)北大核心

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【部分圖文】：

光電比色計(jì)的基本結(jié)構(gòu)

根據(jù)光電比色計(jì)的設(shè)計(jì)原理,研制自制光電比色計(jì)見圖2[7]。其中,使用光電二極管(LED,圖2a)作為單色光光源;選用硅光電池(LXD-BPW28,圖2c)作為光電探測(cè)器;選用數(shù)字萬(wàn)用表(勝利-VC890C,圖2d)作為電測(cè)量?jī)x器。為了固定LED、比色皿、硅光電池的位置,并確保測(cè)定溶液吸光度時(shí)無(wú)外界光源干擾,利用3D打印技術(shù)制作安放LED、比色皿和硅光電池的實(shí)體模型(圖2b)。該實(shí)體模型的制作過(guò)程如下:首先利用三維設(shè)計(jì)軟件Solidworks建構(gòu)模型(Solidworks是一款工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中基于尺寸驅(qū)動(dòng)的三維設(shè)計(jì)軟件,利用特征工具進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等操作可以將二維草圖轉(zhuǎn)化為三維模型,并實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì),提高設(shè)計(jì)效率),如圖3所示。其中,LED封端(圖3a)、比色皿凹槽(圖3b)和硅光電池封端(圖3d)分別用于固定LED、比色皿和硅光電池。為保證制件的穩(wěn)定性、強(qiáng)度和剛度,模型底部基座設(shè)計(jì)了2根加強(qiáng)筋(圖3c);模型轉(zhuǎn)角處采用倒圓角(圓角半徑1 mm)處理,在避免應(yīng)力集中的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了制件的美觀和安全性[8];然后將三維模型保存為可打印的STL格式文件并切片;最后利用黑色聚乳酸材料,采用熔融沉積工藝打印實(shí)體模型。

該實(shí)體模型的制作過(guò)程如下:首先利用三維設(shè)計(jì)軟件Solidworks建構(gòu)模型(Solidworks是一款工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中基于尺寸驅(qū)動(dòng)的三維設(shè)計(jì)軟件,利用特征工具進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等操作可以將二維草圖轉(zhuǎn)化為三維模型,并實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì),提高設(shè)計(jì)效率),如圖3所示。其中,LED封端(圖3a)、比色皿凹槽(圖3b)和硅光電池封端(圖3d)分別用于固定LED、比色皿和硅光電池。為保證制件的穩(wěn)定性、強(qiáng)度和剛度,模型底部基座設(shè)計(jì)了2根加強(qiáng)筋(圖3c);模型轉(zhuǎn)角處采用倒圓角(圓角半徑1 mm)處理,在避免應(yīng)力集中的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了制件的美觀和安全性[8];然后將三維模型保存為可打印的STL格式文件并切片;最后利用黑色聚乳酸材料,采用熔融沉積工藝打印實(shí)體模型。2.3 自制光電比色計(jì)的性能檢驗(yàn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]用色度傳感器測(cè)定膽礬中的結(jié)晶水含量[J]. 陳浩.  化學(xué)教學(xué). 2016(05)
[2]含鐵物質(zhì)中鐵元素含量的測(cè)定——基于傳感技術(shù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J]. 魏銳,王磊,劉強(qiáng),范林,宋萬(wàn)琚,劉秀豐,趙玉偉.  化學(xué)教育. 2006(07)



本文編號(hào)：3307537