征在于，湍流池外部连接的 空气压缩制冷装置15提供精确稳定的制冷温度，独特的双循环式制冷管紧贴湍流发生仓 顶部，制冷循环系统3精确控制温度范围在-25°C - 10°C，误差在0. 1°C - 0.7°C。
[0023] 均匀加热系统4由主加热板16、附加热板17和平衡温度加热板18构成，附加热板 17、主加热板16、平衡温度加热板18并排相连接，位于湍流发生仓8的底部；所述的基于智 能温控调节系统的大气湍流模拟装置，其特征在于，湍流发生仓8的外部是用于温度补偿 的温度补偿附室9,附室底部铺有云母加热板。抑制了极弱湍流、不稳定湍流、未完全发展的 湍流和边界湍流的出现。
[0024] 散热系统5由加热板散热风扇19、温度补偿附室散热风扇20构成，加热板散热风 扇19位于均匀加热系统4的下面，温度补偿附室散热风扇20位于温度补偿附室9外壁上； 所述的基于智能温控调节系统的大气湍流模拟装置，其特征在于，在池体的侧面和底部有 辅助温度控制的散热系统5,用于对温度补偿附室9和均匀加热系统4的温度进行降温处 理，缩短两组实验的温度自整定的时间。
[0025] 温度采集系统6由湍流发生仓室温度采集器21、温度补偿附室温度采集器22、冷 端温度采集器23、主加热板温度采集器24、附加热板温度采集器25构成，分别位于在池体 2的湍流发生仓8、温度补偿附室9不同位置，池体2顶部，池体2底部主加热板16和附加 热板17中；所述的基于智能温控调节系统的大气湍流模拟装置，其特征在于，温度采集系 统6采用铂电阻温度传感器，在温度反馈闭环控制中为模糊PID温度控制系统7提供数据。 铂电阻具有测量范围宽、稳定性好、示值复现性高和耐氧化等优点，常被用来作为-100~ 630 °C范围的国际标准温度计，由铂电阻的阻值和温度之间存在非线性关系（尤其在高温 段更为明显），在检测数据进行非线性校正是高精度测温不可缺少的环节。
[0026] 模糊PID温度控制系统7位于外部总控系统1内。图4所示为本实用新型模糊PID 温度控制系统7的模糊自适应PID温度控制框图。温度采集系统6获得各个部分的温度 输入到模糊PID温度控制系统7,模糊PID温度控制系统7开始模糊推理，计算出所需加热 的功率，产生控制信号使PID调节器调整加热参数进行再加热，直至温度达到所需。所述的 基于智能温控调节系统的大气湍流模拟装置，其特征在于，利用模糊PID温度控制系统7控 制均匀加热系统4不同区域的温度，湍流发生仓8四周由厚度为150mm的石棉板包围保温。 抑制极弱湍流、不稳定湍流、未完全发展的湍流和边界湍流的出现。温度控制范围l〇°C - 600。。。
[0027] 工作过程如下：如图1所示，在外部总控系统1输入模拟的湍流强度，设定大气 湍流相干长度的值，系统会自动算出主加热板16、附加热板17和平衡温度加热板18 的温度值。并经模糊PID温度控制系统7调制输出控制信号，盛世公司-SS-YLYW-800H-35 空气压缩制冷装置15开始工作制冷，图2中制冷液由制制冷液流入口 13流入双循环 式制冷管12，再由制冷液流出口 14回到制空气压缩制冷装置15中，由此循环制冷 并实时受温控模块控制自适应地调整温度值。均匀加热系统4在接收到外部总控系统 1的控制信号后，控制图3中主加热板16、附加热板17和平衡温度加热板18的施 耐-Rxm41b2p7继电器通断电的时间控制加热板的温度。同时，阿尔泰公司-DAM-3043温度 采集系统6实时采集温度并提供反馈数据给模糊PID温度控制系统7,经模糊PID温度控 制系统7计算控制信号并再次输出，以此循环形成温度反馈闭环控制，获得稳定的大气湍 流。
[0028] 当上位机所测量计算得的湍流相干长度稳定后，实验人员可以在湍流池两端进行 实验，激光由池体2 -端的窗口透镜10穿过湍流发生仓8,由另一端射出到光学接收装置。 如更改参数重新设定湍流的相干长度值，温控模块需进行自整定后向湍流池发控制信号， 增大或降低加热板、制冷装置的输出功率。同时为了配合温度的快速调整，本实用新型增加 了如图1和图2中的散热系统5，在湍流池外壁上的温度补偿附室散热风扇20是为了降 低温度补偿附室9中的温度，当附室的温度降低到调整值的范围内，散热风扇自动停止工 作，并关闭风扇百叶，使附室内温度维持恒定。湍流池底部的加热板散热风扇19与上述原 理相同，接到控制信号后，开启风扇降低湍流发生仓8底部的加热板，温度降低到预定值 后，散热风扇关闭。
【主权项】
1. 一种大气湍流模拟装置，其特征在于：由外部总控系统、池体、制冷循环系统、均匀 加热系统、散热系统、温度采集系统、模糊PID温度控制系统组成；其中，池体由湍流发生 仓、温度补偿附室、窗口透镜，底部支架构成，池体中湍流发生仓位于温度补偿附室内，窗口 透镜分别放在湍流发生仓、温度补偿附室的两端中心位置，底部支架放在温度补偿附室下 面；制冷循环系统由双循环式制冷管、制冷液流入口、制冷液流出口、空气压缩制冷装置构 成，双循环式制冷管位于湍流发生仓的顶部，双循环式制冷管连接制冷液流入口和制冷液 流出口，空气压缩制冷装置接制冷液流入口和制冷液流出口，空气压缩制冷装置工作产生 的冷空气经制冷液流入口进入双循环式制冷管，经双循环式制冷管后由制冷液流出口流入 空气压缩制冷装置，形成制冷效果；均匀加热系统由主加热板、附加热板和平衡温度加热板 构成，附加热板、主加热板、平衡温度加热板并排相连接，位于湍流发生仓的底部；散热系统 由加热板散热风扇、温度补偿附室散热风扇构成，加热板散热风扇位于均匀加热系统的下 面，温度补偿附室散热风扇位于温度补偿附室外壁上；温度采集系统由湍流发生仓室温采 集器、温度补偿附室温采集器、冷端温度采集器、主加热板温度采集器、附加热板温度采集 器构成，分别位于在池体的湍流发生仓、温度补偿附室不同位置，池体顶部，池体底部主加 热板和附加热板中；模糊PID温度控制系统位于外部总控系统内。
【专利摘要】本实用新型提供的一种大气湍流模拟装置，池体中湍流发生仓位于温度补偿附室内，窗口透镜分别放在湍流发生仓、温度补偿附室中心；均匀加热系统位于湍流发生仓的底部；散热系统位于均匀加热系统的下面，温度补偿附室散热风扇位于温度补偿附室外壁上；温度采集系统位于在池体的湍流发生仓、温度补偿附室不同位置；模糊PID温度控制系统位于外部总控系统内。本实用新型利用冷热气体对流产生湍流，真实地模拟出大气湍流一些特性，以达到定量地描述大气湍流中的部分参数；采用内嵌是湍流发生仓，多区域温度控制系统，抑制了弱湍流、不稳定湍流、未完全发展的湍流和边界湍流的出现；克服了传统PID控制受其控制参数整定的限制，对于具有非线性、大滞后的温度控制对象具有满意的控制效果。
【IPC分类】G05D23-30, G01M9-08
【公开号】CN204346670
【申请号】CN201420393986
【发明人】付强, 姜会林, 王晓曼, 曾宗永, 高铎瑞, 刘智, 于权嘉
【申请人】长春理工大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年7月17日