一种mK级高精度恒温槽的制作方法

本发明涉及恒温槽，尤其涉及一种mk级高精度恒温槽。

背景技术：

1、随着工业和科研技术水平不断发展，研究人员对温度测量的准确度不断提升，部分应用和研究场景如海洋温度监测，半导体加工等领域甚至要求温度测量需要达到mk级水平，这就需要提供高精度的标准器及高水平的恒温设备。

2、目前现有的量值溯源体系中，固定点装置可以提供这种水平的温场，但是受工作原理限制，固定点装置只能提供某些特定温度点的温场，无法提供任意温度点的温场，例如在海洋温度监测和半导体加工常用的(0-30)℃范围段内，只有水三相点(0.01℃)和稼熔点(29.7646℃)两个固定点可以使用，然而对于铂电阻温度计或者热敏电阻温度计，通常需要至少标定3-4个点才能达到使用要求，这就需要采用高精度恒温槽才能实现。

3、目前现有的技术中，通过改进控制水平以及加装恒温块的方法通常可以将恒温槽的水平提升到波动度(2-3)mk的水准，但是距离mk级测量仍有一定差距，同时由波动引起的温场均匀性也能增加最终测量不确定度，并且部分专用的恒温槽可以达到更高的精度但是结构极为复杂导致成本高，而且温度范围通常较窄，本发明通过改进恒温槽的结构，可以将恒温槽温度波动提升至1mk以内，并且结构简单成本低，同时恒温槽在进行使用时，内部的可能会因加热时出现过热，造成运行不够稳定，并且恒温腔体内一旦发生氧化或者沾附灰尘会影响后续的使用。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的目前现有的技术中，通过改进控制水平以及加装恒温块的方法通常可以将恒温槽的水平提升到波动度(2-3)mk的水准，但是距离mk级测量仍有一定差距，同时由波动引起的温场均匀性也能增加最终测量不确定度，并且部分专用的恒温槽可以达到更高的精度但是结构极为复杂导致成本高，而且温度范围通常较窄，本发明通过改进恒温槽的结构，可以将恒温槽温度波动提升至1mk以内，并且结构简单成本低，同时恒温槽在进行使用时，内部的可能会因加热时出现过热，造成运行不够稳定，并且恒温腔体内一旦发生氧化或者沾附灰尘会影响后续使用的缺点，而提出的一种mk级高精度恒温槽。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种mk级高精度恒温槽，包括：恒温槽的主体、外壳、恒温腔体，其特征在于：所述主体包括温度控制系统，加热系统，制冷系统，温度监测系统，所述温度控制系统、加热系统和制冷系统能够将恒温腔体内液体加热或冷却至设定温度并恒温，所述温度控制系统采用ai+pid控制方式，在加热、制冷过程中采用全功率加热制冷方式使液体温度迅速接近设定目标温度，然后根据温度波动情况自适应优化调整加热制冷功率，使所述主体温场保持稳定。

3、作为本发明更进一步的方案，所述恒温腔体分为三层结构，最外层布置所述加热系统及制冷系统，中间层为混匀区，最内层为测量区，测量中心放置热管均温块，升降温过程中，通过循环泵使测量区与混匀区的液体保持流动和热交换，待温度稳定后，关闭循环泵，使测量区保持相对独立，进一步减小控制不稳定对温场的影响，测量区的热管均温块由于其极高的导热系数可以是标准器和被测传感器所处的温场均匀性极佳。

4、作为本发明更进一步的方案，所述恒温腔体的顶部设置有顶盖，所述顶盖设置有防尘机构，所述顶盖在放入恒温腔体内部的时候，通过防尘机构可以实现对恒温腔体内部的防尘，所述防尘机构包括恒温腔体内部的插孔，所述顶盖的顶部设置有把手，所述顶盖安装有单向阀，所述顶盖的外部设置有密封圈、防尘气囊，所述顶盖的内部设置有通气管。

5、作为本发明更进一步的方案，所述顶盖的内部转动连接有转轴，所述转轴的顶部固定有第一转盘，所述转轴的底部固定有延伸杆，所述延伸杆的底部固定有凸块。

6、作为本发明更进一步的方案，所述顶盖的底部设置有滑槽，并且顺着滑槽滑动连接有空心板，所述空心板的空心位置处设置有槽口，所述凸块位于槽口的内部。

7、作为本发明更进一步的方案，所述空心板的实心区域设置有斜槽，所述顶盖的底部固定有支撑块，所述支撑块的内部滑动连接有插杆，所述插杆的一端固定有延伸块，所述延伸块位于斜槽的内部。

8、作为本发明更进一步的方案，所述主体的内部设置有散热机构，所述散热机构包括散热风扇、防尘网，所述防尘网通过连接单元设置在散热风扇的外部。

9、作为本发明更进一步的方案，所述连接单元包括矩形槽，所述矩形槽的底部设置有圆槽，所述防尘网的内部转动连接有圆轴，所述圆轴的一端固定有第二转盘，并且圆轴的另一端固定有矩形块。

10、作为本发明更进一步的方案，所述主体的顶部设置与控制面板，所述控制面板包括控制按钮与显示屏。

11、作为本发明更进一步的方案，所述通气管为垂直状，并且通气管的一端与防尘气囊连通。

12、本发明提出的一种mk级高精度恒温槽，有益效果在于：

13、1、与现有的技术相比，本发明得到的温场水平无论从均匀性还是波动性指标都相对较高。

14、2、与固定点技术相比，本发明成本较低，而且可以在较宽的温度区域应用，并且温度可调。

15、3、现有技术中通常采用固定pid控制，由于外界环境条件变化，固定pid控制的恒温槽，温场会受外界条件变化影响。应用ai自适应技术，可以根据外界环境条件变化不断优化控制参数，从而使温场一直保持较高的稳定性。

16、4、恒温槽在工作结束后将恒温腔体内的液体排出并使内部处于干燥状态，通过设置的防尘机构，需要将顶盖放到恒温腔体的顶部，顶盖的外侧与恒温腔体的内壁接触，用力按压顶盖使顶盖在恒温腔体的内部向下滑动，顶盖向下滑动的时候压迫恒温腔体内部的空气，此时空气的体积缩小压强变大形成高压气体，高压气体将单向阀顶开，然后一部分的空气从单向阀排出，单向阀只能够排气无法进气，另一部分的空气从通气管进入到防尘气囊的内部，此时的防尘气囊充气膨胀将顶盖与恒温腔体之间的缝隙填满，在膨胀的防尘气囊与密封圈的作用下防止外部的灰尘进入恒温腔体，同时由于恒温腔体内的空气被排出，所以可以防止恒温腔体内部氧化，实现恒温腔体防尘防氧化的目的，最大程度实现对恒温腔体的保护。

17、5、恒温槽在工作的时候散热风扇可以实现对其内部的降温使其运行稳定，散热风扇在使用之前需要通过连接单元将防尘网设置在散热风扇的外部，将矩形块通过矩形槽插入圆槽内，此时的矩形块与矩形槽水平，然后通过第二转盘带动圆轴转动进而带动矩形块转动，此时的矩形块与矩形槽、圆轴垂直形成“十”字完成卡合，此举有利于将防尘网设置在散热风扇外部，防止外界的灰尘通过散热风扇进入到恒温槽的内部，当防尘网需要拆卸清洁的时候反向转动第二转盘即可轻松取下。

技术特征：

1.一种mk级高精度恒温槽，包括：恒温槽的主体(1)、外壳(2)、恒温腔体(3)，其特征在于：所述主体包括温度控制系统，加热系统，制冷系统，温度监测系统，所述温度控制系统、加热系统和制冷系统能够将恒温腔体(3)内液体加热或冷却至设定温度并恒温，所述温度控制系统采用ai+pid控制方式，在加热、制冷过程中采用全功率加热制冷方式使液体温度迅速接近设定目标温度，然后根据温度波动情况自适应优化调整加热制冷功率，使所述主体温场保持稳定。

2.根据权利要求1所述的一种mk级高精度恒温槽，其特征在于，所述恒温腔体(3)分为三层结构，最外层布置所述加热系统及制冷系统，中间层为混匀区，最内层为测量区，测量中心放置热管均温块，升降温过程中，通过循环泵使测量区与混匀区的液体保持流动和热交换，待温度稳定后，关闭循环泵，使测量区保持相对独立，进一步减小控制不稳定对温场的影响，测量区的热管均温块由于其极高的导热系数可以是标准器和被测传感器所处的温场均匀性极佳。

3.根据权利要求1所述的一种mk级高精度恒温槽，其特征在于，所述恒温腔体(3)的顶部设置有顶盖(4)，所述顶盖(4)设置有防尘机构(5)，所述顶盖(4)在放入恒温腔体(3)内部的时候，通过防尘机构(5)可以实现对恒温腔体(3)内部的防尘，所述防尘机构(5)包括恒温腔体(3)内部的插孔(501)，所述顶盖(4)的顶部设置有把手(502)，所述顶盖(4)安装有单向阀(503)，所述顶盖(4)的外部设置有密封圈(504)、防尘气囊(505)，所述顶盖(4)的内部设置有通气管(506)。

4.根据权利要求3所述的一种mk级高精度恒温槽，其特征在于，所述顶盖(4)的内部转动连接有转轴(507)，所述转轴(507)的顶部固定有第一转盘(508)，所述转轴(507)的底部固定有延伸杆(509)，所述延伸杆(509)的底部固定有凸块(510)。

5.根据权利要求3或4所述的一种mk级高精度恒温槽，其特征在于，所述顶盖(4)的底部设置有滑槽(511)，并且顺着滑槽(511)滑动连接有空心板(512)，所述空心板(512)的空心位置处设置有槽口(513)，所述凸块(510)位于槽口(513)的内部。

6.根据权利要求5所述的一种mk级高精度恒温槽，其特征在于，所述空心板(512)的实心区域设置有斜槽(514)，所述顶盖(4)的底部固定有支撑块(515)，所述支撑块(515)的内部滑动连接有插杆(516)，所述插杆(516)的一端固定有延伸块(517)，所述延伸块(517)位于斜槽(514)的内部。

7.根据权利要求1所述的一种mk级高精度恒温槽，其特征在于，所述主体(1)的内部设置有散热机构(6)，所述散热机构(6)包括散热风扇(601)、防尘网(602)，所述防尘网(602)通过连接单元(603)设置在散热风扇(601)的外部。

8.根据权利要求7所述的一种mk级高精度恒温槽，其特征在于，所述连接单元(603)包括矩形槽(6031)，所述矩形槽(6031)的底部设置有圆槽(6032)，所述防尘网(602)的内部转动连接有圆轴(6033)，所述圆轴(6033)的一端固定有第二转盘(6034)，并且圆轴(6033)的另一端固定有矩形块(6035)。

9.根据权利要求1所述的一种mk级高精度恒温槽，其特征在于，所述主体(1)的顶部设置与控制面板(7)，所述控制面板(7)包括控制按钮与显示屏。

10.根据权利要求3所述的一种mk级高精度恒温槽，其特征在于，所述通气管(506)为垂直状，并且通气管(506)的一端与防尘气囊(505)连通。

技术总结
本发明涉及恒温槽技术领域，尤其是一种mK级高精度恒温槽，包括：恒温槽的主体、外壳、恒温腔体，其特征在于：所述主体包括温度控制系统，加热系统，制冷系统，温度监测系统，所述温度控制系统、加热系统和制冷系统能够将恒温腔体内液体加热或冷却至设定温度并恒温，所述温度控制系统采用AI+PID控制方式，在加热、制冷过程中采用全功率加热制冷方式使液体温度迅速接近设定目标温度，得到的温场水平无论从均匀性还是波动性指标都相对较高，与固定点技术相比，本发明成本较低，而且可以在较宽的温度区域应用，并且温度可调，应用AI自适应技术，可以根据外界环境条件变化不断优化控制参数，从而使温场一直保持较高的稳定性。

技术研发人员：李艾橘,王海涛,刘彤,任天娇,董亮,文萌
受保护的技术使用者：广东省计量科学研究院东莞计量院
技术研发日：
技术公布日：2024/10/10