一种测控分离的高温炉温控系统的制作方法

1.本技术涉及高温炉温控领域，尤其是涉及一种测控分离的高温炉温控系统。


背景技术：

2.高温炉是一种用于材料热处理和材料测试性能时升温的仪器，其原理是将试样放置于高温炉的炉膛内，通过温控系统设置相应的温度，温控系统通过驱动炉丝为高温炉炉膛和试样加热，温控系统通过热电偶采集炉膛内或试样上的实时温度，同时温控系统将炉膛内的温度始终稳定在设置的温度内。
3.目前，在高温炉温控系统中普遍采用单回路控制，即用一根热电偶既用来做控温，又用来做测温，在一般的温控系统中，这种控制方式基本可以满足温控指标，但是在对温度稳定性和精度要求较高的试验中，单回路控制系统无法对试样上的温度波动作出迅速反应，可能使温度超差，使温控系统无法满足试验要求。


技术实现要素：

4.为了便于对实验过程中迅速对试样上的温度扰动作出反应，提高试样上的温度稳定性，本技术提供了一种测控分离的高温炉温控系统。
5.本技术提供的一种测控分离的高温炉温控系统采用如下的技术方案：
6.一种测控分离的高温炉温控系统，包括高温炉单元、温度控制单元、执行单元、测温热电偶和控温热电偶，所述执行单元分别连接所述高温炉单元和温度控制单元，所述高温炉单元包括高温炉，所述温度控制单元包括主温控回路和副温控回路，所述主温控回路和副温控回路组成串级控制系统；所述测温热电偶的测温端接触所述高温炉内的试样，所述测温热电偶的另一端连接所述主温控回路；所述控温热电偶的测温端置于所述高温炉的炉腔内；所述控温热电偶的另一端连接所述副温控回路。
7.通过采用上述技术方案，通过测温热电偶采集试样上的温度，传输至主温控回路，控温热电偶采集高温炉炉腔内的温度，传输至副温控回路，通过特定的耦合计算方式得到加热单元需要输出的功率，通过增加副温控回路形成串级控制系统，能够对试样上的温度扰动作出迅速反应，保证试样温度的稳定性。
8.可选的，所述高温炉包括加热炉丝，所述加热炉丝设置于所述高温炉内部，所述加热炉丝连接所述执行单元。
9.可选的，所述温度控制单元包括温控表和调压板，所述主温控回路和副温控回路集成在所述温控表内，所述温控表内设定有预设温度，所述调压板连接所述温控表，所述温控表输出的电流经调压板调节，所述温度控制单元输出电压信号。
10.通过采用上述技术方案，主温控回路和副温控回路集成在温控表内，在原有的单控制回路基础上引入副温控回路，可以对温度的扰动迅速作出调整，使温控系统适应各种复杂的环境，保证试样上的温度的稳定性和控温的精度。
11.可选的，所述测温热电偶检测试样温度，输出第一温度检测信号，主温控回路接收
所述第一温度检测信号；所述控温热电偶检测所述高温炉炉膛内的温度，输出第二温度检测信号，副温控回路接收所述第二温度检测信号；温度控制单元接收所述第一温度检测信号和第二检测信号，输出电压信号；所述执行单元接收所述电压信号，将所述电压信号转换为实际加载到所述加热炉丝上的功率信号。
12.可选的，所述执行单元包括变压器和可控硅，所述可控硅分别连接所述调压板和变压器，所述变压器还连接所述加热炉丝。
13.可选的，所述控温热电偶为铠装热电偶侧插于所述高温炉上。
14.通过采用上述技术方案，选用铠装热电偶可直接侧插于高温炉上，可以在恶劣的环境中使用，抗污染，使用寿命长。
15.可选的，所述测温热电偶绑定于所述试样上。
16.可选的，所述测温热电偶为铠装热电偶侧插于所述高温炉上，且测温端接触所述试样。
17.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
18.1.增加副温控回路将测温与控温分开，形成串级控制系统，能对试样的温度扰动迅速做出反应，减小由于温度的扰动和温度控制的滞后性带来的实验误差；
19.2.控温热电偶为铠装热电偶，安装方便，可以在恶劣的环境中使用，抗污染，使用寿命长。
附图说明
20.图1是本技术提供的测控分离的高温炉温控系统结构示意图。
21.图2是本技术提供的测控分离的高温炉温控系统的串级控制系统结构示意图。
22.附图标记说明：1、高温炉；11、加热炉丝；12、试样；2、控温热电偶；3、测温热电偶；4、温度控制单元；41、主温控回路；42、副温控回路；5、执行单元；6、主回路；7、副回路。
具体实施方式
23.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1
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2及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
24.本技术实施例公开一种测控分离的高温炉温控系统。参照图1，测控分离的高温炉温控系统主要包括高温炉单元、温度控制单元4、执行单元5、测温热电偶3和控温热电偶2,高温炉单元包括高温炉1，高温炉1内具有加热炉丝11，加热炉丝11通过连接线与执行单元5连接，同时测温热电偶3的测温端连接高温炉1内的试样12，控温热电偶2的测温端设置于高温炉1的炉腔内。在本实施例中，控温热电偶2和控温热电偶3为铠装热电偶侧插在高温炉1上。在其他实施方式中，控温热电偶3也可选用普通热电偶，通过石棉绳将普通热电偶绑定到试样12上，以用于测量试样温度。温度控制单元4通过连接线分别连接控温热电偶2、测温热电偶3和执行单元5。
25.在本实施例中，将控温热电偶2和测温热电偶3分离，独立地对试样12和高温炉1的炉膛内的温度进行测温，在对温度控制较高或者温度扰动性较大的环境，可以及时对温度扰动作出反应，并得到及时调整，从而满足温控要求，保证试样12上的温度稳定。
26.在本实施例中，温度控制单元4包括温控表和调压板，温控表连接调压板，控温热电偶2和测温热电偶3均电连接温控表，温度控制单元4分别采集高温炉1内的测温热电偶3和控温热电偶2的温度。温控表具有主温控回路41和副温控回路42，测温热电偶3连接到主温控回路41中，控温热电偶2连接到副温控回路42中，由主温控回路41和副温控回路42组成串级控制系统。
27.温度控制单元4通过测温热电偶3反馈的试样12的温度，控温热电偶2反馈的高温炉1的炉腔内的温度和温控表内设定的预设温度，按照一定的系数进行耦合计算，确定要输出的电压值，经调压板调整后输出电压信号给执行单元5，控制执行单元5进行加热输出。
28.参照图2，串级控制系统是两个调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。它是由两个串接工作的调节器构成的双闭环系统包括主回路6和副回路7，通过设置副变量来提高对主变量的控制质量，由于副回路7的存在，对进入副回路7的干扰具有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响，系统对符合改变时有了一定的自适应能力。
29.实验时，首先将试样12放置于高温炉1的炉腔内，保证试样12在均热带内，在温控表上设定预设温度，测温热电偶3检测高温炉1内的试样12的温度，输出第一温度检测信号，控温热电偶2检测高温炉1的炉腔内的温度输出第二温度检测信号，主温控回路41接收第一温度检测信号，副温控回路42接收第二温度检测信号，主温控回路41和副温控回路42之间存在耦合关系，彼此之间可通过数据参数来交换输入、输出的信息。
30.在本实施例中，通过增加副温控回路42组成串级控制系统，可以对试样12上温度的扰动迅速作出调整，保证试样12上的温度稳定；本实施例的测控分离的高温炉温控系统能够适应各种复杂的环境，保证温度的稳定性和精度，更加适应对温度控制要求较高的试验和试验环境比较复杂的场合。
31.执行单元5包括可控硅和变压器，可控硅分别连接调压板和变压器，温度控制单元4接收第一温度检测信号和第二温度检测信号，通过相应的耦合关系系数计算出输出功率，经调压板调整后输出电压信号，可控硅接收该信号，转换为实际加载到加热炉丝11的功率信号，即施加到加热炉丝11上的电压，电压再经过变压器调节，由此调节执行单元5输出电压，将调节后的电压施加到加热炉丝11上，以此来驱动和控制高温炉1的升温和保温。
32.当采集到的试样12的温度小于预设温度，且差值的绝对值不符合设定的阈值范围时，温度控制单元4控制执行单元5满功率输出给加热炉丝11，使高温炉1快速升温，当采集到试样12的温度小于预设温度，且差值的绝对值在设定的阈值范围时，温度控制单元4控制执行单元5减少输出功率给加热炉丝11。进入保温阶段后，当测温热电偶3测量得到试样12上的温度出现扰动时，通过温度控制单元4迅速做出反应，保证试样12上的温度稳定，直至实验过程的结束。
33.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。