方案摘要
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检测样本 | 其他 |
检测项目 | 其他 |
参考标准 | 瑞利-布里渊散射,法布里-珀罗干涉仪,激光雷达,高光谱分辨率激光雷达,压力控制,温度控制,PID控制器,电动针阀,电动球阀 |
针对瑞利-布里渊散射(RBS)包络谱实验装置,用户提出要对测量气室实现温度和压力的高精度控制。本文了介绍具体实施方案,其中高精度温度控制采用半导体TEC模组实现。压力控制采用高精度真空压力控制系统,其中包括高精度压力传感器、精密电动针阀和24位采集精度PID控制器。此温度和压力控制方案已得到广泛应用和证明。
瑞利-布里渊散射光谱测量中温度和压力的精确控制方法
A Precise Control Method of Temperature and Pressure in Rayleigh-Brillouin Scattering Spectrometry
摘要:针对瑞利-布里渊散射(RBS)包络谱实验装置,用户提出要对测量气室实现温度和压力的高精度控制。本文了介绍具体实施方案,其中高精度温度控制采用半导体TEC模组实现。压力控制采用高精度真空压力控制系统,其中包括高精度压力传感器、精密电动针阀和24位采集精度PID控制器。此温度和压力控制方案已得到广泛应用和证明。
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一、技术要求
根据客户要求,要对如图1所示的瑞利-布里渊散射(RBS)包络谱实验装置中的温度和压力(图1中红色方框区域内容)进行精确控制,具体要求如下:
(1)温度范围300K~318K;控温精度±0.02K。
(2)压力范围30kPa~90kPa(绝压);控压精度±0.1kPa;气氛99.99%氮气。
图1 RBS包络谱测量的实验装置
二、温度控制方案
对于室温附近的高精度温度控制,拟采用如图2所示的半导体加热制冷技术予以实现,具体内容包括:
(1)加热制冷器:TEC模组。
(2)传感器:铂电阻或热敏电阻温度。
(3)PID控制器:高精度24位温度压力控制器。
图2 高精度温度控制装置
三、压力控制方案
实验装置要求工作的绝对压力范围为30kPa~90kPa,并要求在此范围内的压力可以在任意设定点上准确恒定。为此,拟采用如图2所示的真空压力控制系统进行实施,具体内容如下:
图3 高精度真空压力控制系统
(1)采用1000torr程的电容压力计进行压力测量,其精度可达±0.2%。也可采用更高精度±0.05%的真空压力传感器进行测量。
(2)采用24位A/D采集的高精度PID真空压力控制器,以匹配高精度真空压力传感器的测量精度,并保证控制精度。
(3)在气室的进气口和排气口分别安装电动针阀和电动球阀,电动针阀直接安装在进气口处,电动球阀安装在排气口和真空泵之间。如果气室容积很小,可以用电动针阀代替电动球阀。
(4)控制过程中,真空泵开启后抽速保证恒定。先将进气电动针阀进行设定,使得进气口压力和流量恒定,然后进行PID参数自整定,通过自动调节排气口流量实现气室压力精确控制。
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