双控量热仪

[color=#990000][size=16px]摘要：现有的[/size][size=16px]ARC[/size][size=16px]加速量热仪普遍存在单热电偶温差测量误差大造成绝热效果不好，以及样品球较大壁厚造成热惰性因子较大，都使得[/size][size=16px]ARC[/size][size=16px]测量精度不高。为此本文提出了技术改进解决方案，一是采用多只热电偶组成的温差热电堆进行温差测量，二是采用样品球外的压力自动补偿减小样品球壁厚，三是用高导热金属制作样品球提高球体温度均匀性，四是采用具有远程设定点和串级控制高级功能的超高精度[/size][size=16px]PID[/size][size=16px]控制器，解决方案可大幅度提高[/size][size=16px]ARC[/size][size=16px]精度。[/size][/color][align=center][size=16px][color=#990000][b]==============================[/b][/color][/size][/align][b][size=18px][color=#990000]1. 问题的提出[/color][/size][/b][size=16px] 加速量热仪（Accelerating Rate Calorimeter）简称ARC，是一种用于危险品评估的热分析仪器，可以提供绝热条件下化学反应的时间-温度-压力数据。加速量热仪（ARC）基于绝热原理，能精确测得样品热分解初始温度、绝热分解过程中温度和压力随时间的变化曲线，尤其是能给出DTA和DSC等无法给出的物质在热分解初期的压力缓慢变化过程。典型的加速量热仪的结构如图1所示。为了保证加速量热计的测量精度，ARC装置需要实现以下两个重要条件：[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=ARC加速量热计典型结构,500,267]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309121740385310_8045_3221506_3.jpg!w690x369.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图1 ARC加速量热仪典型结构[/b][/color][/size][/align][size=16px] （1）被测样品始终处于绝热环境。绝热环境的实施需采用等温绝热方式，即样品球周围的护热加热器温度始终与样品球温度保持一致，两者的温差越小，样品散失或吸收的热量则越小，量热仪测量精度越高。[/size][size=16px] （2）空心结构样品球（样品池或样品容器）的壁厚越薄越好，以最大限度减少热惰性因子，减少球体吸热和放热影响。[/size][size=16px] 在目前的各种商品化ARC加速量热仪中，并不能很好的实现上述两个边界条件，主要存在以下几方面的问题：[/size][size=16px] （1）样品温度和护热温度仅采用了两只热电偶温度传感器，而热电偶的测温精度和一致性本身就较差，仅靠两只热电偶测温和控温，很难保证达到很好的等温效果，往往会造成漏热严重的现象，导致测量精度较差。热电偶在使用一段时间后，这种现象会更加突出。[/size][size=16px] （2）因为化学反应过程中会产生高温高压，使得现有ARC的样品球壁厚必须较厚以具有较大的耐压强度，避免样品球或量热池产生形变或破裂，但这势必增大了热惰性因子。这种壁厚较厚和较大热惰性因子，是造成ARC加速量热仪测量误差较大的另一个主要原因。[/size][size=16px] （3）由于首先要保证壁厚和耐压强度，量热池所用材质往往是高强度金属，但这些金属材质相应的热导率往往较低，较低的热导率则会影响量热池侧壁温度的快速均匀。这种低导热材质所带来的样品球温度非均匀性问题，又会造成周边护热温度控制的误差，所带来的连锁效果会进一步降低测量精度。[/size][size=16px] 为了解决目前ARC加速量热仪存在的上述问题，本文提出了以下解决方案。[/size][size=18px][color=#990000][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 解决方案主要包括两方面的技术改进，一是采用多只热电偶构成温差热电堆来提高温差检测的灵敏度和更好的保证绝热环境，二是在样品球外增加气体压力自动补偿。改进后的ARC加速量热仪的结构及控制装置如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=ARC加速量热仪温度和压力控制装置结构示意图,550,283]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309121741195817_6742_3221506_3.jpg!w690x356.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图2 ARC加速量热仪温度和压力控制装置结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在如图2所示的高温高压控制装置中，采用了4对热电偶组成的热电堆来检测样品球与护热加热器之间的温差，这样可以使温差测量灵敏度提高4倍，即可使原来采用单只热电偶的量热计测量精度得到大幅提高。在实际应用中，热电堆中的热电偶数量并不限制于4只，可以根据ARC结构和体积采用更多的热电偶，由此可进一步提高温差测量灵敏度，但在选择热电偶时，需要采用尽可能细的热电偶丝，以减少热量通过热电偶丝进行传递。[/size][size=16px] 对于补偿压力的控制，如图2所示，在ARC中增加了一路高压气路。压力控制回路由压力传感器、压力调节器和PID控制器构成，通过压力调节器将来自高压气源（如氮气）的压力进行自动减压控制，使得高温高压腔体内的压力始终跟踪样品球内的压力变化，从而尽可能降低样品球内外的压力差。压力调节器是一个内置压力传感器、PID控制器和两只高速进出气阀门的压力控制装置，可直接接收外部压力设定信号进行快速和准确的压力控制，非常适用于像ARC量热仪高温高压腔这样的密闭腔室的气体压力控制。压力调节器的压力控制范围为0~5MPa（表压），如需要更高压力调节，则需增加一个高压背压阀，但压力调节还是通过压力调节器。[/size][size=16px] 在图2所示的高温高压控制装置中，温差传感器的灵敏度、压力传感器测量精度以及压力调节器控制精度都决定了ARC加速量热计边界条件是否精确，但这些部件对ARC的最终测量精度贡献还需PID控制器来决定。PID控制器作为ARC绝热量热仪的核心仪表，需要满足以下要求才能真正保证最终精度：[/size][size=16px] （1）在量热仪绝热实现方面，采用温差热电堆，可灵敏检测出样品球与护热加热器之间的微小温差变化，但温差灵敏度最终是要通过PID控制器的检测精度得以保证，由此要求PID控制器应有尽可能高的采集精度。同样，绝热控制的最终效果是温差越小越好，这也对PID控制器的控制输出提出了很高的要求，即要求控制精度越高越好。本解决方案中选择了VPC2021系列的超高精度PID控制器，这是目前国际上最高精度的工业用小尺寸PID调节器，具有24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比，可完全满足微小温差热电势信号高精度检测和高精度温度控制的要求。[/size][size=16px] （2）在量热仪高压补偿控制方面，需要对高温高压腔室内的气体压力进行跟踪控制以尽可能的减小样品球内外的压力差。在压力控制回路中，压力传感器用来检测样品球内部的压力变化，同时此传感器的输出压力值又作为高温高压腔室压力控制的设定值，PID控制器根据此设定值来动态控制高温高压腔室压力，这就要求PID控制器具有远程设定点功能，并具有与压力调节器组成串级控制回路的功能，而本解决方案配置的VPC2021系列PID控制器则具备这种高级控制功能。[/size][size=18px][color=#990000][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，本解决方案采用了温差热电堆和压力补偿两种技术手段对现有ARC加速量热仪进行改进，改进后的ARC加速量热仪具有以下特点：[/size][size=16px] （1）温差热电堆可明显提高温差检测灵敏度，可更好的实现绝热效果。[/size][size=16px] （2）压力补偿可使得样品球的壁厚更薄，并降低了样品球材质的强度要求，样品球就可以采用高导热金属，在降低样品球热惰性因子的同时，更能提高样品球整体的温度均匀性，可显著提高量热仪测量精度。[/size][size=16px] （3）采用了具有远程设定点和串级控制这些高级功能的超高精度PID控制器，可充分发挥上述技术改进措施的优势，真正使ARC加速量热仪测量精度的提高得到了保障。[/size][size=16px] （4）所采用的技术手段，可推广应用到其它形式的热反应量热仪中。[/size][align=center][color=#990000][b][/b][/color][/align][align=center][b]~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/align][size=16px][/size]

“温压双控”，顾名思义，就是在微波消解仪工作过程中通过温度/压力来调节微波发射的功率，下面我们简单的了解一下温压双控微波消解仪。我们都知道样品要进行微波消解必须放入消解罐（又称溶样罐），那么我们就先了解一下温压双控的消解罐与单一控温或控压消解罐结构的不同，温压双控必然需要实时的传输温压数据，因此消解罐配有温压测量接口（如下图所示），我们可以看到此消解罐配有光纤测温（有些厂家为热电偶测温）和压力导管测压，实验过程中光纤和压力导管将实时的信号传递给各自的传感器。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307091201_450331_2569523_3.jpg温压双控微波消解仪主控罐示意图我们先简单了解一下测温，测压的原理：测温：光纤测温，光源发出的光经放大后，由光纤到达传感器热敏材料部分（浸没于试样中），传感器反射回一个与自身温度相对应的窄谱脉冲光信号，信号处理部分对返回信号列进行滤波采样和分析，从而确定罐内样品的温度；热电偶测温，根据热电效应原理采集信号的，但由于微波场内存在金属较危险，容易产生“天线效应”，因此较为危险。测压：现在主流的测压方式为压力导管测压即直接测压，就是通过压力导管与內罐直接连通，管内压力通过导管直接作用于仪器内的压力传感器（现有的压力传感器有压电晶体、扩散硅等）将压力转化为电信号，从而确定管内温度。了解了测温测压原理，那么温压双控是怎样工作的呢我们在设定温压双控微波消解仪消解程序时需要设置升温时间、温度、压力以及保温时间，见下面的消解程序，在加热的过程中温度和压力无论哪一个到达设定值就会进行调控，例如下面程序第一个阶段温度先到达120℃微波发射功率就会不断调节使温度维持在120℃，不管压力是10Psi还是100psi，如果压力先到达200psi而温度没有到达120℃，仪器会自动根据压力调节功率，不会让压力超过200psi。即谁先到达设定值就靠谁调控。 阶段升温时间min温度℃压力psi保温时间min1 5120200 22 6180350 10由于样品性质不同，同一个消解程序对于不同样品可能起调控作用的会不同，另外由于温度和压力存在一定的关系，压力和温度同时到达设定值的可能性很小，因此在使用过程中一般给压力设定一个限定值，避免发生爆罐现象，但还是以温度调控为主。温压双控微波消解仪的意义只有温控的微波消解仪在消解易产生大压力样品时，由于看不到压力变化很容易爆罐；而只控压的微波消解仪在用某些低沸点的消解试剂时，就会导致超温现象使消解罐熔化，而温压双控微波消解仪就能很好的解决上述问题，避免危险的发生。

公司中心实验室人员到外地分公司取样，途中采用车载半导体冷热箱保藏样品。该冷热箱是前几年买的，没有数字温控功能，在最热的夏季和最冷的冬季，使用效果不满意。采购一只小型数字温控器，简单改一下冷热箱的电路接线，实现了数显温控，效果不错。下面是加装过程。[b]一、车载半导体冷热箱情况[/b]内部容积11升，可用单手拎着走。[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513142174_4788_1807987_3.jpg[/img]打开前门，内部有三格，看见后壁上有两组螺丝，用于固定两组半导体制冷片，俗称“双核”，比常见的“单核”冷热箱冷却效果要好很多，可以比环境温度低20℃左右。[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513145211_845_1807987_3.jpg[/img]冷热箱后背，有两个风扇孔，这是安装有“双核”（制冷片）的识别标志（注意有个别的厂家双散热孔是假象，实际只是“单核”，要结合安装制冷片的个数察看及向商家询问清楚）：[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513145070_4225_1807987_3.jpg[/img]冷热箱的功率约75W，可以交直流供电，制冷制热手动切换：[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513149015_3904_1807987_3.jpg[/img][b]二、车载半导体冷热箱拆解及电路图[/b]用改刀卸下背盖四周的六颗固定螺丝：[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513152682_8708_1807987_3.jpg[/img]打开后背，内部的元件及功能见下图标示：[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513152384_1881_1807987_3.jpg[/img]绘出该冷热箱电路图如下：[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513156041_6974_1807987_3.jpg[/img][b]三、加装数字温控器方案[/b]1、元件采用小型12V直流数显温控器，型号XH-W3002，[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513155333_8203_1807987_3.jpg[/img]这款温控器，温控范围-50～110℃，最大电流10A，可以带动120W负荷，满足该冷热箱额定功率75W的要求：[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513156632_4508_1807987_3.jpg[/img]2、加装温控器后的电路图（机器处于制冷状态）将机器内部的12V直流电源输出端（CN3）直接接到温控器电源输入端，再将温控器输出端接到控制板CN1处（注意黄线是+极），温度传感器探头置于前门箱内。[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513160035_111_1807987_3.png[/img]3、改接线路在后背上打2个温控器安装固定孔、2个输入输出电线孔：[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513161227_7420_1807987_3.jpg[/img]将温控器装上：[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513160665_1390_1807987_3.jpg[/img]内部电路板改接线路步骤：[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513162091_1175_1807987_3.jpg[/img]考虑到不损伤内部结构和便于维修，温度传感器接线从外部走线：[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513163692_5204_1807987_3.jpg[/img]温度传感器探头从前门小缺口处引入内部：[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513166862_6086_1807987_3.jpg[/img]投入使用，效果良好：[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513166446_2797_1807987_3.jpg[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011513169547_3206_1807987_3.jpg[/img][b]结束语：[/b]车载半导体冷暖箱用于外出取样工作比较实用。要注意的是，单片半导体制冷片的功率很低，当气候最热或最冷时，其恒温效果差强人意。新选购时，应购买“双核”乃至“三核”有数显温控的产品。对于单核产品，就没有必要购买及加装数显温控器了。

[align=center][size=16px] [img=温度调制式差示扫描量热法MTDSC中实现正弦波温度控制的方法,650,411]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304241524097587_3670_3221506_3.jpg!w690x437.jpg[/img][/size][/align][size=16px][color=#990000]摘要：在调制温度式差式扫描量热仪（MTDSC）中，关键技术之一是正弦波加热温度的实现，此技术是制约目前国内无法生产MTDSC量热仪的重要障碍，这主要是因为现有的PID温控技术根本无法实现不同幅值和频率正弦波这样复杂的设定值输入。本文将针对此难题提出了相应的解决方案，即采用具有外置设定点功能的特制PID控制器来实现正弦波温度控制。[/color][/size][align=center][size=16px][color=#990000]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/size][/align][size=18px][color=#990000][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 调制温度式差式扫描量热法（MTDSC）是由差示扫描量热法（DSC）演变而来的一种热分析方法，该方法是对温度程序施加正弦波扰动，形成热流量和温度信号的非线性调制，从而可将总热流信号分解成可逆和不可逆热流成分。即在传统DSC线性变温基础上叠加一个正弦振荡温度程序，如图1所示，由此可随热容变化同时测量热流量，然后利用傅立叶变换可将热流量即时分解成可逆的热容成分（如玻璃化转变、熔化）和不可逆的动力学成分（如固化、挥发、分解）。[/size][align=center][size=16px][img=01.调制式差示扫描量热法正弦波温度变化曲线,606,395]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304241527062808_6964_3221506_3.jpg!w606x395.jpg[/img][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图1 调制式差示扫描量热法正弦波温度变化曲线[/b][/color][/size][/align][size=16px] 与DSC（差式扫描量热仪）相比，MTDSC（温度调制式差式扫描量热仪）主要会涉及到两项完全不同的技术，一是正弦波温升变化的实现，二是测量信号的傅里叶变换分析。这两项技术作为MTDSC的核心技术，也是制约目前国内无法生产MTDSC量热仪的重要障碍。特别是在正弦波温度变化控制方面，现有的PID温度控制技术根本无法实现正弦波这样复杂的设定值输入。为此，本文将针对正弦波温度的实现提出相应的解决方案。[/size][size=18px][color=#990000][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 在温度自动控制方面一般常会使用PID调节器，PID温度调节器的基本原理是根据设定值与被控对象测量值之间的温度偏差，将偏差按比例、积分和微分通过计算后形成控制输出量，对被控对象的温度进行控制。这里的设定值是一种泛指，实际上包括了不随时间变化的固定设定值和随时间变化的设定曲线。对MTDSC量热仪而言，设定曲线则是正弦波和一条斜线的叠加而成的曲线，其中的斜线是需设定的平均升温速率，而正弦波则是需设定幅值和频率的正弦温度波。[/size][size=16px] 由此可见，解决MTDSC温度正弦波控制的关键是PID温度控制器的设定值可以按照所需的正弦波和线性曲线叠加后函数进行设置。为此，本文提出的解决方案具体内容如下：[/size][size=16px] （1）采用具有外置设定点功能的PID控制器，即PID控制器所接收到的外部任意波形信号都可以作为设定值。[/size][size=16px] （2）配套一个函数信号发生器，给PID控制器传输所需的正弦波和线性叠加信号。[/size][size=16px] 依据上述方案内容所确定的PID控制装置及其接线如图2所示，具体内容如下：[/size][align=center][size=16px][img=02.调制温度式差示扫描量热仪MTDSC正弦波温度控制装置及其接线图,690,216]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304241527309145_3057_3221506_3.jpg!w690x216.jpg[/img][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图2 调制式差示扫描量热仪MTDSC正弦波温度控制装置及其接线图[/b][/color][/size][/align][size=16px] （1）具有外置设定点功能的PID控制器[/size][size=16px] 所用的具有外置设定值功能的PID控制器具有两个输入通道，主输入通道作为测量被控对象的温度传感器输入，辅助输入通道用来作为外置设定点输入。与主输入通道所能接收的信号一样，辅助输入通道的外置设定点同样可接受47种类型的输入信号，其中包括10种热电偶温度传感器、9种电阻型温度传感器、3种纯电阻、10种热敏电阻、3种模拟电流和12种模拟电压，即任何信号源只要能转换为上述47种类型型号，都可以直接接入辅助输入通道作为外置设定点源。需要注意的是，远程设定点功能只能在单点设定控制模式下有效，在程序控制模式下无此功能。[/size][size=16px] （2）函数信号发生器[/size][size=16px] 对于MTDSC而言，相应的传感器测量输出无外乎就是电压和电阻这两类信号输出。因此，为了实现MTDSC的温度以正弦波形式的周期性变化，可以采用各种相应的信号发生器输出相应幅值和频率的正弦波信号和线性信号，对这两路电压信号进行叠加后传送给辅助输入通道。[/size][size=18px][color=#990000][b]3. 控制器的接线、设置和操作[/b][/color][/size][size=16px] 为了正常使用正弦波温度控制装置，还需进行相应的接线、设置和操作。[/size][size=16px] 首先，对于图2所示的正弦波温度PID控制装置，也可以用作常规PID温度控制器。即主输入通道连接温度传感器，主控输出1通道连接温控执行机构，由此传感器、执行机构和PID调节器组成标准的闭环控制回路，由此可以通过内部设定点或设定程序进行PID温度控制。[/size][size=16px] 如果要在MTDSC热分析仪上实施正弦波温度变化的控制，则使用外置设定点功能，此时需要在辅助输入通道接入远程设定点源，即函数信号发生器。[/size][size=16px] 完成外部接线后，在运行使用外置设定值功能之前，需要对PID控制器的辅助输入通道相关参数进行设置，且需要满足以下几方面要求：[/size][size=16px] （1）辅助通道上接入的远程设定点信号类型要与主输入通道完全一致。[/size][size=16px] （2）辅助通道的显示上下限也要与主输入通道完全一致。[/size][size=16px] （3）显示辅助通道接入的外置设定点信号大小的小数点位数要与主输入通道保持一致。[/size][size=16px] 完成上述辅助输入通道参数的设置后，在开始使用外置设定点功能之前，还需要激活外置设定值功能。外置设定值功能的激活可以采用以下两种方式：[/size][size=16px] （1）内部参数激活方式：在PID控制器中，设置辅助输入通道2的功能为“远程SV”，相应数字为3。[/size][size=16px] （2）外部开关切换激活：如图2所示可连接一个外部开关进行切换来选择外置设定点功能。同时，还需在PID控制器中，设置辅助输入通道2的功能为 “禁止”，相应数字为0。然后设置外部开关量输入功能DI1为“遥控设定”，相应数字为2。通过这种外部开关量输入功能的设置，就可以采用图2中所示的开关实现外置设定点和本地设定点之间的切换，开关闭合时为外置设定点功能，开关断开时为本地设定点功能。[/size][size=16px] 需要注意的是，无论采用哪种外置设定点激活和切换方式，在输入信号类型、显示上下限范围和小数点位数这三个参数选项上，辅助输入通道始终要与主输入通道保持一致。[/size][size=18px][color=#990000][b]4. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，本文提出的解决方案，可以彻底解决温度调制式差式扫描量热仪（MTDSC）的正弦波温度的控制问题，温控器模块化结构可很容易与MTDSC热分析仪进行集成，无需再研发和配置复杂的控制电路和软件。随机配备的计算机软件可方便的进行控制运行和调试，便于热分析研发工作的开展。[/size][size=16px] 解决方案的另一个优势是所采用的PID温控器具有很高的测控精度，其中24位AD、16位DA、双精度浮点运算和0.01%的最小输出百分比，这可以满足MTDSC高精度温度控制需求。[/size][size=16px] 另外，本解决方案中的控制器还可以进行多种拓展，除可实现被控对象周期性调制波的加载之外，还可非常便于实现第二类和第三类边界条件的精密PID控制，同时还可以实现其他物理量，如真空、压力和张力等的串级控制、分程控制和比值控制等。[/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

一、用途　　[b][url=http://www.instrument.com.cn/netshow/SH101036/]冷热冲击试验箱[/url][/b]又名高低温冲击测试箱，它是一种电子电器零组件、自动化零部件、通讯组件、汽车配件、金属、化学材料、塑胶等工业，国防工业、航天、兵工、BGA、PCB基扳、电子晶片IC、半导体陶瓷及聚合物之物理性变体，以测试其材料对高冷性变体的反复抵触拉力及产品在低温下所造成的化学变体或物理伤害，从精密IC到重机械元件，均无所需的理想测试工具，以测试材料结构或复合材料，在瞬间下经极热和极低温度条件下所造成的化学变体或物理伤害。塑料，包括金属，塑料，可作为其改良产品的基础，例如电子[align=center][img=,450,450]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211041555420185_3748_5295056_3.jpg!w450x450.jpg[/img][/align]　　二、冷热冲击试验箱原理设备为什么要除霜？　　1、首先，我们要看看什么是霜，它长在哪里。霜冻是空气中水遇冷瞬间快速冷却结晶的结果，霜冻是一种小冰晶，结实的霜冻很容易就变成一块冰。在预冷区的蓄热体上，长出冰霜来保护蓄热体。　　2、冷热冲击试验箱原理为何要除霜？通过三个箱体之间的气流转换，将热量交换到空气中，达到了冲击效应。三个盒子与箱子外面的空气隔绝开来。这就是说，这三个盒子是相对封闭的。由于空间是封闭的，所以它们的含水量是定量的，不可能凭空产生额外的水分。这就是说，在理论上，预冷区应该没有霜，但追溯起来，水从何而来？三个盒子只有一个测试区域可以由顾客打开，放产品的，要放进水里，也只有测试区域打开后才可以。其中一个水份来源是顾客的开门动作。我方进行了全套冲击试验，中途不允许开门，否则试验将失败。另一个水分源仍然要从测试区域中提取。　　3、对于能做到千次循环除霜一次的一些厂家来说，这种说明冷热冲击试验箱原理设备可以尽量避免引入水分。那哪20多个周期就要除霜一次的厂家是怎么搞出来的？这就是那些好端端的设备，它们不是在偷懒吗？还是有其它更深层的原因呢？回答是肯定的。行业中的一些厂商在进行冷热冲击设计时，为了极大地降低生产成本，便节约了压缩机的马力。为了降低试验区域内的热能含量，使试验区域外的阀门开启时也能承受较高的温度冲击或较低的低温冲击，所有的试验区域内的低温性能或高温能力都已被排放到室外，从而达到减少蓄能部件费用的目的。这样，必然会流入大量的水分，预冷区的结霜也是必然的。这一实践技术被称为“蓄能式排放”，同时也是行业关注的焦点。这可以节约大量的成本，但是，相对于测试品而言，它所经历的是直接的高低温开关，而非规范中所说的高温-室温-低温三阶段转换。这种试验是完全无意义的失败的试验。在试验过程中，甚至可能导致产品泡水，直接导致产品失效。　　通过以上的叙述，相信你一定能明白霜是从哪里来的，为什么说越久的霜越好呢？希望大家在选择冷热冲击试验箱原理设备的时候能够擦亮眼睛，不被一些不良商家蒙蔽。

[align=center][size=14px][img=双传感器自动切换PID控制器,690,426]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107281550092924_2978_3384_3.png!w690x426.jpg[/img][/size][/align][color=#990000]摘要：为了解决PID过程控制器中双传感器自动切换的难题，降低成本提高性价比，替代昂贵的英国欧陆公司2704系列产品，上海依阳实业有限公司推出了单通道和双通道系列的24位高精度PID过程控制器，每个通道都可以实现双传感器自动切换。采用双通道控制器还可以实现温度和真空度的同时测量和控制，温度和真空度测控都可以实现双通道自动切换。另外双传感器自动切换功能还可使备份传感器成为可能，可有效保证过程控制的连续性和安全性。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=24px][color=#990000]1. 问题的提出[/color][/size][size=14px][/size]　　在许多工业控制领域中，如真空热处理、冷冻干燥机、高压釜、半导体加热炉、空间环境模拟室等，被控参数的量程往往会很宽泛，为了覆盖全量程范围内的准确测量和控制，往往需要两只不同量程的传感器。[size=14px][/size]　　如在温度测控过程中，往往在低温段采用热电偶温度传感器，在高温段采用红外测温仪，有时也会采用两种不同类型的热电偶温度传感器来覆盖宽的温度区间。[size=14px][/size]　　如在真空度测控过程中，往往会采用10Torr和1000Torr两只薄膜电容真空计来完成0.1~760Torr全量程范围的真空度准确测量和控制。[size=14px][/size]　　对于这种需要双传感器测量和控制的场合，目前普遍还是采用人工判断切换方式，这给实际应用带来很大不便。[size=14px][/size]　　国外著名厂商欧陆（EUROTHERM）公司针对上述应用，专门推出了2704系列PID过程控制器，但价格较贵。[size=14px][/size]　　为了解决PID过程控制器中双传感器自动切换的难题，降低成本提高性价比，替代昂贵的国外产品，上海依阳实业有限公司推出了单通道和双通道系列的24位高精度PID过程控制器，每个通道都可以实现双传感器自动切换，采用双通道控制器还可以实现温度和真空度的同时测量和控制，温度和真空度测控都可以实现双通道自动切换。另外双传感器自动切换功能还可以使备份传感器成为可能，有利于控制过程中若一只传感器出现故障而自动切换到第二只备份传感器，保证过程控制的连续性和安全性。[size=24px][color=#990000]2. 基本原理[/color][/size][size=14px][/size]　　双传感器自动切换的基本原理是在控制器主输入接口的基础上引入了一个辅助输入接口，如图2-1所示为两只传感器切换的情况。以温度传感器为例，高切换点（2-3）是第一只传感器工作的高点，低切换点（1-2）是第二只传感器工作的低点，在这两点之间控制器进行平滑计算。当主输入PV1和辅助输入PV2的测量值连续采样低于下切换点，切换到低温传感器。当主输入PV1和辅助输入PV2的测量值连续采样高于上切换点，则切换到高温传感器。[align=center][color=#990000][img=双传感器自动切换原理,690,452]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107281552543835_2273_3384_3.png!w690x452.jpg[/img][/color][/align][size=14px][/size][align=center][color=#990000]图2-1 双传感器自动切换原理图[/color][/align][size=24px][color=#990000]3. 控制器参数设置[/color][/size][size=14px][/size]　　双传感器高低量程的切换点数值判断以辅助输入测量值为判断依据，因此当系统采用双传感器测量和控制时，辅助输入接口做为高端量程传感器的信号输入源。[size=18px][color=#990000]3.1. 双传感器切换功能时，输入类型分辨率的设置[/color][/size][size=14px][/size]　　（1）主输入接口输入类型为热电偶或热电阻时[size=14px][/size]　　此时的温度单位“摄氏度”和“开尔文”设置为0.1度分辨率，温度单位“华氏度”为1度分辨率。即，主输入类型为热电偶或热电阻，温度单位为摄氏度或开尔文时，辅助输入通道小数点设置为1位小数。温度单位为华氏度时，小数点设置为0位小数。[size=14px][/size]　　（2）主输入通道的输入类型为模拟信号时（真空度测控情况）[size=14px][/size]　　根据小数点设定分辨率，两通道必须相同分辨率，即主输入和辅助输入保持相同小数位数，但相应的量程要根据传感器的实际量程进行设置。如对于10Torr和1000Torr两只真空计，其对应的模拟信号都是0~10V，但显示量程分别要设置为10和1000。[size=18px][color=#990000]3.2. 双传感器切换功能中的上下限切换点设置[/color][/size][size=14px][/size]　　在使用双传感器切换功能时，还需在控制器上进行相应子菜单设置，分别设置上限切换点和下限切换点，具体内容详见控制器使用说明书。[size=24px][color=#990000]4. 双传感器自动切换功能的应用[/color][/size][size=14px][/size]　　具有双传感器自动切换功能的PID过程控制器可应用于多种场合：[size=14px][/size]　　（1）由于双传感器功能能够同时从两个独立的传感器接收输入信号，这就使得控制器可用于测量两传感器之间的差值和平均值，如温差、平均温度、真空压力差和真空压力平均值。[size=14px][/size]　　（2）双传感器自动切换功能也可作为备份传感器切换功能使用，即在控制器上连接两只完全一样的传感器，当第一只传感器开路时，当前测量自动切换到第二只传感器测量值进行控制，由此对测量和控制起到保护和保险作用。[size=14px][/size]　　（3）由于上海依阳公司的VPC2021-2系列PID过程控制器具有双通道同时测控能力，而每一通道都配备了辅助输入端口，这样就可以同时连接4只传感器。这种4只传感器的接入能力，能带来非常多的组态形式，如同时进行两路不同变量（如温度和真空度）的测量和控制，其中2只传感器同时测控温度和真空度，其他2只传感器用来同时监测其他两个测量点处的测量值变化情况。[size=14px][/size]　　（4）在高真空工艺过程中，最常见的是使用扩散泵，并将扩散泵放置在真空炉膛和机械泵（粗真空）之间，而扩散泵和机械泵之间的区域称为前级室。机械泵将前级室气压降低到扩散泵的最大吸入压力以下，扩散泵才能开始正常运行。在典型的单室真空系统中，一般会配备三个真空计：在主真空室（或炉膛）中将安装两个真空计，一个用于低真空（皮拉尼真空计10-3 mbar），另一个用于高真空（有源倒磁控管AIM）仪表10-8mbar。而另一个皮拉真空计被视为单独的输入用来监控前级室气压。在实际应用中需要两个主真空室上的真空计进行自动切换，同时外加一个真空计监测前级室气压和一个温度传感器进行腔室温度测控。两种类型的真空计（每种都需要24V直流电源）提供2~10V直流对数输出，涵盖不同的真空范围。在实际控制过程中，两通道控制器将前级室与主真空室隔离并打开前级泵，当前级室达到设定的真空度时，控制器将改变其联锁装置，使扩散泵能够将炉子抽真空。同样，当炉子达到设定的真空度时，两通道控制器将控制执行设定的温度曲线，同时继续监测是否保持必要的真空度。[align=center]=======================================================================[/align][align=center][img=,690,349]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107281553360737_7536_3384_3.jpg!w690x349.jpg[/img][/align][size=14px][/size]

最近在德国耐驰公司的护热板法高温导热系数测定仪上进行隔热材料测试，在测试过程中发现耐驰公司的这个测试设备与ISO、ASTM和国标规定的护热板法标准有两处明显不同的地方，跟厂家联系也未获得满意答复，特此请教大伙帮忙参谋参谋。（1）在护热板法标准中规定护热板和量热板的表面要平整，在标准方法中对平整度给出过明确的要求。但在耐驰公司高温护热板法热导率测定仪中的护热板和量热板上面，均匀分布着很多螺纹孔。螺纹孔内已经安装了螺丝，但螺丝顶部与量热板表面至少还有1mm左右的空隙。在安装试样后，试样表面就会与量热板和护热板之间留有众多的空隙，这些空隙会不会给测试带来严重的接触热阻、同时还会影响试样表面的温度均匀分布和试样内部热流场的均匀分布呢？而且随着温度特别是随着策划四气压的不同，这些接触热阻会明显的发生变化，这是不是会对热导率测量带来影响呢？http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/09/201409171610_514239_2937345_3.png（2）在各种标准测试方法中规定护热板和量热板之间的温度差应采用多只热电偶构成的热电堆来进行高分辨率的检测和温度控制，使得护热板温度和量热板之间的温度差尽可能的小以达到量热板的护热作用。但在耐驰的高温热导率测试设备中，并未采用这项技术，而是采用了热电阻测温，这就相当于护热板和量热板之间的温度差就是两只热电阻之间的温差。这是第一次遇到在护热板法导热系数测量中采用热电阻来代替热电堆进行护热保护的情形，这是不是会带来严重的侧向热损而使得测量误差较大呢？

冷热冲击试验箱结霜是箱体内的水汽在温度比较低的情况下，形成的一种凝华现象，为什么会出现这种情况呢？是因为箱体温度太低才会这样的吗？　　[b][url=http://www.linpin.com/]冷热冲击试验箱[/url][/b]的气流与水分都是利用特定的渠道输出的，在试验运行的过程中因为设备箱体是处在一个密封的状态，从而形成了一个密封的闭环，设备在进行模拟冷热环境的时候，会出现温度和湿度的变化，此时是水蒸气在遇冷之后就会凝固出现凝华现象，形成霜或结晶等，其实在试验过程中出现结霜的情况，可能会引起一些不好的后果，如果设备的结霜时间比较长的话，也可能会造成制冷压缩机的运行负担，这将大幅度降低其制冷效果，从而直接影响试验结果的可靠性，所以一旦发现设备有结霜的情况，需要及时针对原因积进行处理。[align=center][img=,450,450]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/05/202205101622038593_9268_1037_3.jpg!w450x450.jpg[/img][/align]　　了解设备出现结霜的之后，下面看一下除霜的方法：现在很多实验设备都具备除霜的功能，主要流程是通过低温室自动除霜，然后经过电磁阀的自动装换，把压缩机排气端的高温高压等传入制冷蒸发器，通过吸收热能量使蒸发器表面温度升高，将霜变成水，然后通过固定通道将水排出试验箱，以便达到设备除霜的目的。　　除霜是冷热冲击试验箱日常使用过程中常见的问题之一，在设备运行过程中尽量减少箱门的打开次数，设备在运行的过程中箱门如果经常的开关也会增加设备霜体，大家应该尽量掌握处理这种情况的方法，便于后期更好的维护设备。除霜这类工作是大家可以通过排查原因进行自行处理的，如果在日常操作试验设备的过程中有什么技术问题，大家可以直接与厂家售后人员联系进行沟通和处理。

ZDHW-A4高精度两用全自动量热仪的维护：（1）经常人工补水。标准要求外筒水量要比内筒水量多5倍以上，由于仪器空闲时和测试中都会蒸发掉一部分水，并且试验中取出氧弹时也会带出一部分水（每次约2g），损失的水，最终都会造成务用水箱水量热仪减少，久而久之导致外筒缺水，热容量发生变化。有的量热仪还会使内筒进水量减少，会使内筒水量达不到每次保持误差小于1 g的要求。因此，需根据实验量热仪的大小不定期给量热仪补水。（2） 经常用标准煤样检查仪器准确度。当仪器准确度发生偏差时，应进行分析。如不属于试验操作问题，则应立即重新热容量。检查仪器准确度尽量不使用苯甲酸，如使用苯甲酸应尽量热仪让苯甲酸应尽量热仪让苯甲酸质量为0.7-0.8克，因1克苯甲方酸产生的温升与热容量时基本一致，其测温误差检测是出来。（3） 控制好环境温度。从理论上讲，外筒水温与环境温度差值越大，其热交换的量也越大，因而引起内筒子的热损失也越大，假设仪器的热容量为10000J/K，则校正值每偏离0.01K，发热量就会偏离100J/G，再加上其它因素影响，发热量测值会偏离更大。从经验来看，每做一个发热量，外筒温度就会上升0.1～0.2，如果连续做10个样，外筒就要上升，而环境温度每升高，绿肥据经验，发师范测试值勤就会偏高左右，所以保持好一个好的环境和环境温度，对保证发热量测试结果表明准确是很重要的（4）定期更换外筒子水。水筒子水长时间使用会混入杂质，从而使量热系热空量产生变化。一般可视试验次数多少6 个月到一年更换一产次，但如果发现水中有脏物时，就立即换水，以免水泵和阀门正常工作。（5）每次实验结束后，应将量热仪上盖打开，以便加速低筒内水温，如长时间不使用将量热仪上盖关闭，以防内筒被污染。（6）不要随意拆卸仪器；没有水的情况下不要启动水泵；间断使用的或备用的仪器应经常通电进行废样试验，以防阀门和水泵长时间停用后不灵活或生锈。（7）要保持内筒清洁。点火电极应经常擦试，以免表面结垢，造成点火失败；搅拌器扇叶应注意清洁，防止沉积上面的赃物再产次洗入内筒中。（8）注意保护感温探头，避免碰撞。探头一般由纯铂金丝在玻璃棒上绕至而成，表面覆盖一层薄的玻璃一旦玻璃碰碎就会渗水，使铂电阻阻值变化，此时温度显示值会乱跳，测温不准，此时要马上停止试验，进行维修更换。（9使用过程中注意不要将水洒在内筒边缘，防止内外筒夹层进水而导致平行样超差。（10） 使用Windows版本测控软件的，在试验时电脑不能同时运行其它程序（包括病毒实时监控程序、屏幕保护程序等），以免对测试过程产生干扰，影响测试结果。（11）氧弹应定期进行20.0MPa的水压试验。每次水压试验后，氧弹的使用时间一般不应超过2年，平时应注意观察与氧弹强度有关的结构，如弹筒和连环的螺纹、进气阀、电极与氧弹头的连接处，如发现显著磨损或松动，应进行修理，并经水压试验合格后再使用。中科三博量热仪有很多种不同型号不同特点的，要根据不同量热仪参考不同资料。还可咨询我们的技术员工了解。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/09/201109070943_314782_2352722_3.jpg