微波功率量熱計(jì)負(fù)載及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.2 量熱計(jì)結(jié)構(gòu)的熱力學(xué)分析。

量熱計(jì)內(nèi)外銅桶的熱力學(xué)結(jié)構(gòu)仿真結(jié)果如圖11所示：

圖11 控溫桶熱學(xué)仿真圖

該熱力學(xué)仿真所處的仿真環(huán)境為：銅制外桶表面溫度35攝氏度衡定，由熱力學(xué)分布圖可知其內(nèi)桶內(nèi)部溫度比較穩(wěn)定，在熱容傳輸線與非金屬隔熱波導(dǎo)段之間略有溫度損耗，但對(duì)整體的溫度穩(wěn)定性影響并不是很大，所以從仿真結(jié)構(gòu)來(lái)看量熱計(jì)熱力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本符合要求。

4.3 量熱計(jì)的控溫技術(shù)研究。

在設(shè)計(jì)中，考慮到自身的控溫要求與環(huán)境以及成本，我們確定了采用外層填充泡沫塑料，多層桶結(jié)構(gòu)，外表面控溫的基本方案。并在控溫技術(shù)中采用了模糊PID控制技術(shù)。

（1）模糊PID控溫技術(shù)簡(jiǎn)介

在量熱計(jì)控溫系統(tǒng)中，我們采用了模糊PID控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖12所示：

圖12 控溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

PID溫度控制器的控制規(guī)律為：

由于系統(tǒng)中模糊控制器是實(shí)施運(yùn)行的，所以要求解模糊器的計(jì)算要相對(duì)簡(jiǎn)單，不在此處進(jìn)行討論。

（2）實(shí)際控溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果

控溫?cái)?shù)據(jù)采集時(shí)間設(shè)定為10個(gè)小時(shí)，從初始加熱開(kāi)始采集，目標(biāo)控溫溫度為22.000攝氏度，圖13、14為控溫?cái)?shù)據(jù)圖，由圖可以看出，升溫開(kāi)始到溫度基本穩(wěn)定需要5-6個(gè)小時(shí)，而溫度變化量小于千分之五攝氏度則需要8小時(shí)左右，由圖13、14數(shù)據(jù)，控溫指標(biāo)基本達(dá)標(biāo)，滿足系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步定標(biāo)實(shí)驗(yàn)的要求。

圖13 控溫?cái)?shù)據(jù)圖（整個(gè)控溫過(guò)程10小時(shí)）

圖14 控溫?cái)?shù)據(jù)圖（溫度基本穩(wěn)定）

5 結(jié)論

由以上分析，文中所設(shè)計(jì)的量熱計(jì)用負(fù)載以及整體恒溫結(jié)構(gòu)基本滿足項(xiàng)目要求，但是量熱計(jì)的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜而反復(fù)的過(guò)程，通過(guò)數(shù)值計(jì)算及軟件仿真所得到的結(jié)論經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之后，需要進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)用以得到更加精確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)以滿足量熱計(jì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確要求。