低温温控仪

[url=http://www.weisifuqi.com/][b]高低温试验箱[/b][/url]是环境试验设备里边常用的溫度实验设备，两者之间相近的有关商品有高低温交变电场试验箱、恒湿试验箱、高低温寒湿交变电场试验箱等等。适用工业品高溫、超低温的可靠性测试。对电子电工、小车摩托车、航天航空、船只兵器图片、高等学校、科研机构等有关商品的零配件及原材料在高溫、超低温(交变电场)循环系统转变的状况下，检测其各类性能参数。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/10/202010221108017325_4916_1037_3.jpg!w348x348.jpg[/img][/align]　　高低温试验箱是如何建立高溫与超低温的呢?　　提到溫度，总有高溫与超低温的分别。高溫操纵是个加温的全过程，操纵较为简单。高低温试验箱的加温选用单独的加温方法，远红外线镍铬合金髙速升温加热丝，温控选用PID+SSR系统软件同频道栏目协调控制，功率均由全智能运算，以达高精及率的用电量经济效益。为超过迅速的提温速度和高溫度，通常是根据提升加温加热丝总数和提升温度控制手机软件操纵特性。　　高低温试验箱的制冷机组选用泰康全封闭式制冷压缩机所构成的模块氟利昂制冷机组。致冷原理是选用逆卡若循环系统，该循环系统出2个等温过程和2个绝热过程构成。冷媒经制冷压缩机传热缩小到较高的工作压力、此循环系统循环往复进而超过减温的目地。高低温试验箱选用均衡控温(BTC)，既在制冷机组在持续工作中的状况下，自动控制系统依据设置的溫度点根据PID全自动与运算輸出的結果去操纵电加热器的输出量，终超过这种稳定平衡。http://www.weisifuqi.com/

马弗炉（箱式炉）旧式指针式温控器改造为数显温控器 单位有许多使用多年的旧马弗炉，按常规应该进行更新换代了，可是由于数量较大，领导不愿意多花银子购买新的，所以一般都凑合着使用。其中有些马弗炉的炉体和炉膛都能正常使用，就是温控器（柜）太老了，绝大部分都是80年代的指针式温控仪表加接触器的控制系统，炉子控温精度和显示精度远不能满足实验室试验和生产工艺的要求。 为此本人对本单位大部分马弗炉进行了有效的技术改造，为了不增加过多的经济成本，针对不同级别的马弗炉进行了不同要求的技术改造。 本例介绍其中一种不太复杂，又经济实惠的技术改造实例，针对某马弗炉的具体情况，根据技术要求所进行的技术改造，一、马弗炉情况及相关技术参数1，马弗炉（箱式炉）外观图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/09/201109302129_320493_1841897_3.jpg正面图，可以看出箱体维护不错，整体看上去还不算太陈旧。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/09/201109302130_320494_1841897_3.jpg侧面图（炉门打开状态），炉门活动自如，炉膛耐火砖也良好，无明显裂纹和破损。

交变高低温试验机用于针对于电工、电子产品,以及其原器件,及其它材料在高温、低温的环境下贮存、运输、使用时的适应性试验。给大家简单介绍一下关于高低温循环湿热试验箱的加温装置调试分析：　　早期的高低温循环湿热试验箱,其温度、湿度操控采用的是查表法,即采用独立的温度操控仪,在操控过程中无论干球温度上升或下降,由相对湿度设定值查表而获取的湿球温度并不会有所改变。从操控性能上来看,还是不错的。交变高低温试验机的温、湿度操控。　　1.采用直接显示相对温度的温控仪,在调试高低温湿热交变试验箱时应该先温度后湿度。　　2.交变高低温试验机在环境温度附近的高湿点,应该打开除湿压机,以确保温湿度能长期恒定而不过冲。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/04/201604131002_590175_2930782_3.jpg

今天小编要给大家来说说高低温测试箱的特点，其实很多的用户都只是听过这款设备但并没有详细的了解，下面小编就来说说高低温测试箱的特点吧，希望可以帮助用户更好的选购或使用这款设备。[align=center][img=,348,348]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/03/202103051656546808_3977_1037_3.jpg!w348x348.jpg[/img][/align]　　1、箱门与工作室、外壳设有耐高温密封条及压紧装置有效保证箱体密封和保温性能。　　2、高低温测试箱的温控仪采用优质仪表，带PID调节、SSR输出，快速自整定数字式显示。　　3、有超温保护及控制回路过载保护、短路保护。　　4、工作室及试品架为不锈钢材料，外箱体为优质冷轧板喷塑而成。　　5、制冷系统选用国外优质全封闭压缩机可确保高低温测试箱的低温稳定性。高低温测试箱日常维护和对主要技术指标的简易测试能够保证高低温测试箱的工作处于良好状态。　　其实用户在选购或使用高低温测试箱的时，都需要去详细的了解这款设备的相应知识，只有这样在选购或使用的时候才可以快捷方便。

随着社会的发展，制造大型[b]高低温试验箱[/b]的厂家也越来越多，市场竞争随之也越来越激烈，在选择方面很多人也会有不同的标准和要求。有的人很看重价格，有的人很看重质量，其实想要购买一台好的试验箱，还是应该选择一家值得信赖的厂家。[align=center][img=,348,348]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/04/202104211411299126_3796_1037_3.jpg!w348x348.jpg[/img][/align]　　大型高低温试验箱　　1、大型高低温试验箱的温控仪采用了进口仪表韩国三元ST-190。　　2、箱门与工作室、外壳设有耐高温密封条及压紧装置，有效保证箱体的密封性能和保温性能。　　3、制冷系统采用了法国“泰康”原装全封闭压缩机，确保了试验箱中的低温稳定性。　　4、工作室及试品架为不锈钢材料，外箱体为优质A3钢板喷塑而成，外形既光洁又美观。　　5、有超温保护及控制回路过载保护、短路保护，使用时也安全可靠。　　6、大型高低温试验箱底部采用了高品质可固定式PU活动轮。　　大型高低温试验箱制造是专业生产高低温试验箱的厂家，拥有二十年的生产经验，具备着实战的技术以及质量的保障，生产出来的设备都是值得大家信赖的。

前言原创大赛几年来，组装和改造一直我帖子的重点，前年是几十万的液相色谱改造，去年是几万元的实验室改造，今年只能写几百元的东西了。虽然价值不同，但我认为科技含量都是不高的，工作量也是不大的，关键是你有自己的想法，并且愿意去做，也要有人允许你这么做。正文组装是源于要在一个蒸馏装置上的蒸馏头上加一个起保温作用的加热装置，这个我多少年前用个调压器连电阻丝，根据需要温度大概地调节电压。不过呢，我这啥都没有，一个变压器也不便宜，算起来还是用温控仪方便点。温控加热装置就是把加热的温度控制在一定范围内，组成就3个部分，加热装置、测温装置：测量温度并传输到控制系统，一般都是各种热电偶、温控仪：根据设置的目标温度和测量的温度之间的差别来决定加热装置的开与关。这个就是我购买的几个配件：温控仪及热电偶，配套一起的；加热带；另外还买了一卷玻纤带（拿来保温的，后来是拿来包加热带和电线的接头和固定电热带用）http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/09/201209211442_392223_1640192_3.jpg店主的说明，这个对电和仪表都一窍不通的我就看着这个图把它装起来的，如果你们看着这个还不会自己接那就有问题了。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/09/201209211442_392224_1640192_3.jpg如果说第一套还有点主动的意思，第二套就有点无奈了。买的是我们实验室常用的电热碗，有个调温的旋钮，根据需要旋到特定的位置进行调温，这个从网上买的，使用下来要高低温之间差别太大，加热到温度很高才停止，然后降到很低才再次启动。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/09/201209211445_392233_1640192_3.jpg外面也有可控温的加热碗，热电偶都是粗粗直直用来控制瓶里温度，但我要的是控制的加热套表面温度，没法放进去，只好去找那种可以任意弯曲的细长的热电偶，然后跟店主要配套的温控仪。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/09/201209211447_392235_1640192_3.jpg店主怕我看不懂连接图，还搞了实体照片通过旺旺发给我http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/09/201209211448_392236_1640192_3.jpg货到了以后把电热碗拆了跟温控仪接上，第二套就搞定了。几张工作图：上方的温控仪背面的线接好了，电热碗也拆掉了，没有专业的压线工具，就用老虎钳把铜芯线套在螺丝上，为什么要戴手套呢？因为电热碗里保温的玻璃纤维很扎手http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/09/201209211900_392298_1640192_3.jpg把裸露的接头用玻纤带仔细地包好http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/09/201209211907_392299_1640192_3.jpg这是两套控温装置的使用图，一个控制在90度，一个控制在180度http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/09/201209211451_392239_1640192_3.jpg成本：温控加热带：79元60（温控仪热电偶）+6（1m加热带）+3（玻纤带，共用，还有多余）+10（运费）温控电热碗：203元100（调温电热碗）+60（温控仪）+23（热电偶）+20（运费，两次）其它成本：电线和插头（讨的）；人工费（好像没打算在工资外给我费用）；价格都是网络公开价格，同一类型甚至同一品牌都会有很多价格，只能挑看起来大一点的店铺，不管价格如何，服务态度都相当的好，很有耐心地跟我解释该如何使用，所以我也一律给了好评。我列出的是我买的时候的参考价，别说哪个买贵了，人家开个店也不容易

毛细管电泳温控系统的改造方法温度控制是所有仪器非常重要的一个环节，老仪器，或者国产仪器大多没有温度控制系统，到了炎炎夏日，许多实验就做不成了。这让我们十分苦恼又十分为难！http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/11/201311201731_478420_2428063_3.jpg以毛细管电泳为例，该仪器本身没有柱温箱，需要通过冷冻液局部致冷，贝克曼的MDQ可以实现温控功能。但是国产仪器构造相对简单，就需要想办法冷却毛细管了。以前看过一部电视剧，叫做《我的团长我的团》，里面谈到了一种机枪叫做马克沁机枪，是水冷的机枪。后面查阅资料，才知道机枪也有风冷机枪。后面我和同学聊天，说起摩托车致冷，他说也有两种方式，即风冷和水冷。但是，风冷的效果没有水冷的效果好！我们的毛细管处在大气环境中，可以将其理解为风冷。可不可以设计一种毛细管，使其也具有水冷效果呢？于是按照这个思路和想法，我进行了如下的设计和实验。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/11/201311201728_478419_2428063_3.jpg毛细管水冷原理图首先到当地药店或者诊所购买一根输液管，在输液管上开两个小孔，将毛细管的绝大部分通过两个小孔插入输液管内部，然后用胶水将开孔处密封，保证水路不漏液。随后取一大桶，里面装满自来水，与输液管的两端构成虹吸系统。必要的时候，为了降低水的温度，里面可以加入冰块，进行致冷。根据书本知识，水的比热容最大，降温效果最好。当然如果有超级恒温水浴槽。理论上就可以实现恒温了，不过降低温度的成本可能会有点高啊！本人在不改变仪器结构和原理的条件下，进行了DIY，完完全全服从毛细管电泳分离的基本原理，通过水冷的方式有效的降低了毛细管体系的温度，使毛细管电泳的体系稳定，测试的结果稳定性更好！不过改造过程还是有风险的，一旦密封座的不好，就会漏液。

[size=16px][color=#339999][b]摘要：当前各种测试仪器中的低温温度控制过程中，普遍采用电增压液氮泵进行制冷和辅助电加热形式的控温方式。由于液氮温度和传输压力的不稳定，这种方式的控温精度仅能达到0.5K，很难实现小于0.1K的高精度控温。为此本文基于饱和蒸气压原理提出了液氮温区高精度温度控制解决方案，通过对液氮罐内的正压压力进行恒定控制，使液氮温度处于准确稳定状态并提供恒定的液氮输送流量，为后续试验台的电加热控温提供了稳定的制冷量。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][color=#339999][b]---------------------------[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#339999][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 液氮作为一种廉价且易于获得的低温介质，在科学仪器领域的低温环境实现中应用十分广泛，如各种各种探测器、热分析仪（TGA，STA，TMA，DMA，DMTA）、激光器、电子显微镜和各种低温试验平台等，都在采用液氮进行低温控制。在这些液氮温度范围内的低温控制系统中，普遍采用加压泵送方式将液氮传输到指定容器或试验平台中，如果进行低温宽温区的温度控制则还需在低温管路和试验平台上增加辅助加热器进行温度调节和控制。[/size][size=16px] 现有的加压输送液氮的手段主要是基于增大液氮罐内压力，从而将液氮压出，具体增加罐内压力的方式是通气法和电加热法。这两种方式利用了液氮自身物理变化而获得液氮蒸汽压力，没有借助其他介质的加压，不会影响液氮的纯度，关键是可以采用不同压力输送出低温氮气和气液混合液氮，以满足不同低温温度的需要。[/size][size=16px] 由于电加热方式结构简单，加热功率大且易于控制，液氮输送速度速度快，目前绝大多数低温温度控制多采用这种电加热方式的液氮泵，结合试验台上配备辅助电加热器，可对试验台或样品温度进行一定精度的低温温度控制。这种液氮试验平台的温度控制系统典型结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=常用液氮冷却低温温度控制系统结构示意图,500,444]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307271408453472_5868_3221506_3.jpg!w690x614.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 常用液氮冷却低温温度控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图1所示的常用低温控制系统，通过液氮冷却并配合加电热器的正反向PID调控可实现低温温度控制，但这种方式只适用于远离液氮沸点区域(≥110K)的低温控制，不能在接近液氮沸点附近（77~110K）达到优于±0.1K以内的高精度控温，因为在接近液氮沸点附近存在气液两相共存状态，这两种状态在接近液氮沸点的温度区域非常不稳定，特别是在杜瓦瓶内压力波动较大时极易出现两相互转现象，从而导致冷却温度出现比较大的无规律波动。[/size][size=16px] 另一个影响低温温度产生无法控制波动的因素是室温环境对输送管路和阀门内液氮的加热作用，这对高精度的低温控制影响十分明显且不稳定。[/size][size=16px] 由于冷却温度波动较大，尽管在试验台上采用了高导热材料进行快速均温，以及辅助电加热器进行补偿调节，但这种常用的流动液氮形式低温控制方法也只能勉强达到±0.5K的控温精度，基本无法提高低温温度的高精度控制。由此可见，在必须采用流动液氮进行低温冷却的情况下，实现高精度的低温控制是个需要解决的技术问题，为此本文提出如下解决方案。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 根据影响高精度低温控制的压力因素和室温环境加热因素，基于饱和蒸汽压时气液处于两相平衡的物理现象，本文提出的解决方案所设计的流动液氮高精度低温温度控制系统如图2所示，实现高精度低温控制的具体方法主要包括以下两方面的内容：[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=高精度液氮冷却低温温度控制系统结构示意图,500,468]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307271409104704_2148_3221506_3.jpg!w690x647.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 高精度液氮冷却低温控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] （1）对液氮罐内气体压力进行高精度恒定控制，使杜瓦瓶中的液氮始终处于已知可控的温度下，由此获得温度和流量稳定的液氮输出源。[/size][size=16px] （2）液氮输出管路中，避免使用很难进行绝热处理的各种阀门，而是采用了真空输送管，最大限度减小室温环境对管路内液氮的影响。[/size][size=16px] 此解决方案的核心是将液氮温度控制和试验台温度控制分开构成两个独立控制回路，通过双通道PID控制器同时进行控制，具体如下：[/size][size=16px] （1）压力控制通道是由压力传感器、电加热器和PID控制器第一通道构成的闭环回路，通过调节电加热器功率使杜瓦瓶内气体的正压压力保持恒定，使得整个杜瓦瓶内的气液两相液氮温度相同，此压力同时将液氮压出进行输送。[/size][size=16px] （2）加热控制通道是由温度传感器、电加热器和PID控制器第二通道构成的闭环回路，在加载到均热试验台上的制冷量恒定的条件下，通过调节电加热器功率使样品控制在不同的设定温度上，由此最终实现样品不同低温温度的精密控制。[/size][size=16px] 对于液氮输送管的热防护，尽管采用了液氮真空输送管，但要做好输送管两端的隔热防护，尽可能减少室温环境的加热影响。[/size][size=18px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，通过上述解决方案，可很好的解决液氮温度精密控制问题，关键是采用控压方式可使得杜瓦瓶内的液氮温度保持恒定，压力稳定的同时也使得所液氮介质的压出流量也同样稳定，这使得液氮介质的整个输送过程处于可控稳定状态，为高精度低温控制提供了最为重要的温度稳定的冷媒。[/size][size=16px][/size][align=center][b][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/align][size=16px][/size]

[size=16px][color=#339999]摘要：为了解决室温至液氮温区温控系统中需要昂贵的低温电动阀门进行液氮介质流量调节的问题，本文提供了三种不同精度的液氮温区内的低温温度控制解决方案。解决方案的技术核心是通过采用电动针阀和电气比例阀在室温环境下来快速调节外部气源流量或压力大小以实现低温温度的精准控制，不再需要具备耐低温性能的低温阀门。同时，在上述两种技术方案的基础上增加了电加热形式的第三种解决方案，可实现更高精度的低温温度快速控制。[/color][/size][size=16px][/size][align=center][size=16px][img=电动针阀和电气比例阀在流动液氮气体低温温度控制中的应用,600,336]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/02/202302270648384200_9124_3221506_3.jpg!w690x387.jpg[/img][/size][/align][b][size=24px][color=#339999]1. 问题的提出[/color][/size][/b][size=16px] 对于液氮温度范围内的低温温度控制， 目前常用的方法为以下两种：[/size][size=16px] （1）直接浸泡式：即试验件完全浸泡在液氮内进行降温冷却和相应的温度控制，但采用这种方式时试验件的冷却温度无法在较宽泛的低温温区内进行控制和调节，只能在接近-196℃的温度附近通过控制液氮气压来进行小范围的调节和控制。另外，直接浸泡法往往未等试验件达到冷却保温时间，液氮已基本完全挥发。同时，这种操作方式较为简陋，对实际操作人员要求较高，稍有不慎将会有安全事故发生。[/size][size=16px] （2）液氮吹扫法：即直接采用流量可控的液氮或液氮气体进行吹扫来进行试验件低温温度调节和控制。在采用吹扫法进行低温温度控制时，液氮或液氮气体的流量大小直接关系到试验件温度的稳定性和可靠性。同时，低温介质的流量控制一直是行业的难点和痛点，这要求低温管路上的流量控制阀内的各个元器件均需要很好的耐低温特性，且价格十分昂贵。有些简陋的低温控制采用了低温开关阀进行通断式控制，尽管降低了阀门成本，但这种开关控制模式的控制精度极差。另外，低温介质的出口与试验件或热交换器内的空气直接接触，空气中的水蒸气遇冷急剧结冰，随着降温时间增长，低温介质的出口很容易被结冰堵塞。现亟需研发一种核心控制器件在常温状态下便可实现超低温控制的试验装置。[/size][size=16px] 为了解决上述液氮吹扫法中存在的问题，本文提供了三种不同精度的液氮温区宽量程温度控制解决方案。解决方案的技术核心是通过调节室温环境下的气源流量或压力大小来实现低温温度的精准控制，不再需要控制阀门具有耐低温性能。同时，在上述两种技术方案的基础上将增加电加热形式的第三种解决方案，由此可实现更高精度的低温温度控制。[/size][size=24px][color=#339999][b]2. 原理和分析[/b][/color][/size][size=16px] 在传统液氮低温温度控制的吹扫法中，普遍是直接调节液氮低温介质的吹扫流量，同时结合温度传感器和PID控制器形成闭环控制回路，通过对流量的控制最终实现低温温度控制。[/size][size=16px] 通过分析上述的传统液氮吹扫法可以发现，实现低温介质吹扫的基本原理是在液氮罐（杜瓦瓶）内形成较高的气压迫使液氮或液氮气体溢出到设定管路内形成低温介质流动，最终再通过调节流动速度来进行低温温控。因此，液氮罐中的高压气体是所有这些的关键，只要能调节气体压力，同样能在固定管路内形成不同流速的低温介质而达到控温目的。同时，这种调节液氮罐内气体压力的方式可在室温环境中实现，这样就可以避免在直接低温介质流量控制中需要使用特殊且昂贵的电动低温调节阀。[/size][size=16px] 基于上述分析，本文设计了以下三种低温温度控制方案，并可实现不同的控制精度。[/size][size=24px][color=#339999][b]3. 进气流量控制方案[/b][/color][/size][size=16px] 对于任何具有一定空间大小的容器而言，其内部压力都可以归结为进气和出气流量所达到的一种动态平衡状态。因此，如果要对液氮罐内的气体压力进行控制，有效的方法之一就是对液氮罐的进出气体流量分别进行调节使其达到动态平衡。[/size][size=16px] 需要注意的是，在实际低温温度控制系统中，液氮罐的出液口或出气口往往直接与试验件的冷却管路连接，若在液氮罐出口处对低温介质流量进行直接控制又会需要使用低温阀门，因此这时可以基出口孔径不变而不对流量进行调节，只调节液氮罐的进气流量。具体方案如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=采用电动针阀调节流量的低温冷却试验装置温控系统结构示意图,690,354]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/02/202302270650154160_155_3221506_3.jpg!w690x354.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 采用电动针阀调节流量的低温冷却试验装置温控系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 从图1可以看出，高压气体（一般为氮气）经过减压阀形成固定压力的气体，此室温高压气体流经电动针阀和进气管进入杜瓦瓶中的液氮中。室温高压气体进入液氮后使液氮形成蒸发而挥发为气体，挥发气体在使密闭杜瓦瓶中压力逐渐升高的同时，通过出气管流经试验装置中的热交换器后排出。由此可见，通过调节安装在进气管路上的电动针阀，针阀开度越大，进气口流速越快，液氮挥发越激烈，杜瓦瓶中的压力越高，最终使得流经热交换器的低温介质流速越快，相应的降温速度也越快。此方案的另一个主要特点是电动针阀可以在室温下工作。[/size][size=16px] 由此可见，这种在室温下通过调节进气流量的解决方案是通过电动针阀、温度传感器和PID程序控制器构成了一个低温闭环控制回路，从而可实现低温温度的定点控制或程序控制。但这种方案存在的问题是控温精度较差，一般会有2~5℃的温度波动，主要原因如下：[/size][size=16px] （1）由于一定流量的高压气体使得杜瓦瓶内的压力产生变化，压力的改变又使得冷却介质的流量发生改变，这个升华过程和压力变化过程比较复杂，这使得进气流量与压力以及压力与温度并不是一个简单的线性关系，这都是造成温度控制不准的主要因素。除非整个调节过程的速度非常快，但实际往往是个慢速过程。[/size][size=16px] （2）这种仅仅采用低温介质进行温度控制的技术手段存在降温快而升温慢的弊端，一旦实际温度超过设定点温度，往往需要试验件缓慢散冷才能实现回温，这也是造成低温温度控制很难实现较高精度的另一个主要原因。[/size][size=24px][color=#339999][b]4. 进气压力控制方案[/b][/color][/size][size=16px] 为了解决上述流量控制过程中存在的压力不稳定问题，本文提出的另一个解决方案就是直接对杜瓦瓶中的压力进行控制，即采用对高压气体进气口压力的调节和控制来实现杜瓦瓶内部压力的精确控制。具体方案如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=采用电气比例阀调节压力的低温冷却试验装置温控系统结构示意图,690,358]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/02/202302270651039090_5722_3221506_3.jpg!w690x358.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 采用电气比例阀调节压力的低温冷却试验装置温控系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 从图2可以看出，高压气体经电气比例阀在进气口处按照设定值进行压力控制，由此保证杜瓦瓶中的压力始终处于准确受控状态。通过电气比例阀、温度传感器和PID程序控制器构成的双闭环串级控制回路（其中电气比例阀为辅助控制回路，PID控制器与温度传感器和电气比例阀构成主控回路），通过调节比例阀的输出压力进而控制杜瓦瓶内的气体压力，杜瓦瓶中的压力越大，使得流经热交换器的低温介质流速越快，相应的降温速度也越快。由此，通过PID控制器自动根据设定点或设定程序来调节杜瓦瓶中的气体压力，从而可实现低温温度的更准确控制，规避了复杂得升华过程带来的控制不确定性。[/size][size=16px] 与前述流量控制方案相比，压力控制方案的结构同样十分简单，提高了温控系统的控温精度，同时还保留了可在室温下进行调节的优势。[/size][size=16px] 压力控制方案的另一个突出优势是可以进行大尺寸试验件的低温控制，这主要是由于大尺寸液氮杜瓦瓶内的压力控制要远比流量控制更为简便和准确，而流量控制方案会受到电动针阀口径大小对流量调节范围的限制，大口径针阀较慢的响应速度也会给温度控制带来误差。[/size][size=16px] 尽管压力控制方案是流量控制方案的升级，也提高了控温精度，但还是没有解决单一冷却方式存在的冷却快但回温慢的弊端，还存在控温精度比较有限和控温速度较慢的问题。[/size][size=24px][color=#339999][b]5. 电加热辅助进气压力控制方案[/b][/color][/size][size=16px] 为了彻底解决单一冷却方式存在的冷却块但回温慢造成控温精度不高和速度较慢的问题，本文提出了另一个优化方案，即在进气压力控制方案的基础上，在试验件上增加电热器以提供加热功能，由此提供一个主动加热装置配合冷却系统形成冷热双作用系统，在试验件温度低于设定值时自动主动加热形成微调，这样既可以实现温度快速回温达到设定值提高控制速度，同时还可以大幅度提高控温精度。具体方案如图3所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=采用电气比例阀调节压力以及辅助电热器的低温冷却试验装置温控系统结构示意图,690,387]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/02/202302270651428613_3754_3221506_3.jpg!w690x387.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图3 辅助电加热式电气比例阀调节压力的低温冷却试验装置温控系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图3所示，优化方案是在图2所示方案的基础上增加了电热器，即增加了一路纯加热功能的温度控制。同时，为了配套此加热功能的实现，除增加了一只温度传感器之外，另外还采用了VPC2021-2系列的双通道PID调节器。由此形成了两个独立控制回路，一个回路控制进气压力实现低温温度的粗调，另一回路控制加热实现低温温度的细调，由此同时保证控温速度和精度。[/size][size=24px][color=#339999][b]6. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 本文提出的解决方案，彻底解决了以往液氮温区低温控制中需要配备昂贵电动低温调节阀的问题，也解决了低温开关阀控温精度很差的问题。[/size][size=16px] 本文所述的三个解决方案，可适用和满足液氮温区内宽量程范围内不同要求的温度控制，在实际应用中可根据具体情况选择使用。其中控制流量和控制压力的方案可适用的温度控制范围为0℃~-150℃，而辅助加热器功能后控制压力方案的可控温度范围为150℃~-150℃，这里的上限温度主要受加热器耐低温特性决定。[/size][size=16px] 上述所有低温控温方案仅适用于液氮气体的吹扫形式，因此温度不是很低，但为更低温度的液氮介质直接流动冷却以及温度控制提供了技术上的借鉴。[/size][size=16px][/size][align=center][size=16px]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/size][/align]