實(shí)驗(yàn)室恒溫恒濕箱的設(shè)計(jì)

恒溫恒濕箱溫度控制系統(tǒng)，不僅要求能夠?qū)⒑銣睾銤裣鋬?nèi)部的溫度保持恒定，還要求整個(gè)空間中保持一定的溫度均勻性，同時(shí)在恒溫恒濕箱內(nèi)不可以出現(xiàn)大的空氣流動(dòng)和溫度死角所以必須對(duì)恒溫恒濕箱的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

這里采用在立方體的箱體結(jié)構(gòu)中劃分出恒溫腔、恒壓腔和制冷腔三個(gè)工作腔，整個(gè)箱體內(nèi)部是通過(guò)空氣的流動(dòng)來(lái)達(dá)到溫度恒定的?？諝馔ㄟ^(guò)回風(fēng)口從恒溫腔中流入半導(dǎo)體制冷片的制冷端經(jīng)過(guò)冷卻后，在制冷腔中經(jīng)過(guò)一次混合，使空氣的溫度比較均勻。這些空氣再?gòu)闹评淝恢杏山涣黠L(fēng)扇吹入恒壓腔。通過(guò)氣流的流動(dòng)，使制冷片上產(chǎn)生的冷量傳遞到恒溫腔內(nèi)，保證恒溫腔內(nèi)空氣溫度的穩(wěn)定并使空間內(nèi)的溫度場(chǎng)均勻。溫度的穩(wěn)定性主要由控制半導(dǎo)體制冷片的工作電流達(dá)到。而溫度場(chǎng)的均勻性是由設(shè)計(jì)來(lái)保證的。

二、工作原理

一個(gè)提供箱內(nèi)空氣流動(dòng)的交流風(fēng)扇和半導(dǎo)體制冷片上的風(fēng)扇是非常大的熱源。熱源對(duì)過(guò)渡過(guò)程是有很大的影響的。另外由于整個(gè)箱體的密封只是使用了超細(xì)保溫棉，其隔熱系數(shù)不高，造成了很大的冷量損失。這些因素都是導(dǎo)致過(guò)渡過(guò)程長(zhǎng)的原因。恒溫恒濕箱參數(shù)的變化造成控制精度降低。由于恒溫恒濕箱工作的環(huán)境是在一個(gè)恒溫室內(nèi)，而恒溫室的溫度呈現(xiàn)較大的波動(dòng)性。這個(gè)波動(dòng)性對(duì)于恒溫恒濕箱的結(jié)構(gòu)參數(shù)是有影響的。雖然模糊自適應(yīng)控制算法在理論上是可以保證其參數(shù)變化時(shí)依然能夠達(dá)到一定的控制精度的，但是其模糊控制推理規(guī)則和模糊論域都是需要根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的。這樣就造成現(xiàn)在所使用的控制規(guī)則和模糊論域不是zuijia的。需要繼續(xù)通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)提高現(xiàn)有模糊推理機(jī)的適應(yīng)性由于恒溫恒濕箱上有個(gè)觀察窗。雖然這個(gè)觀察窗是用多層隔溫玻璃做成，但是由于其對(duì)于紅外線沒(méi)用阻隔作用，所以當(dāng)有光源對(duì)其照射時(shí)會(huì)造成恒溫恒濕箱內(nèi)的溫度升高，降低溫度控制精度。

三、理論支持

本項(xiàng)目中各項(xiàng)要求都非常嚴(yán)密。通過(guò)仿真研究發(fā)現(xiàn)雖然控制在一般過(guò)程對(duì)象控制中可以得到比較好的效果，但是因?yàn)槠涫墙⒃诖_切得知被控對(duì)象特性的情況下的控制算法所以對(duì)于不確定對(duì)象的控制存在很多的困難，zui關(guān)鍵的就是控制參數(shù)整定。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)可以看出對(duì)于同一個(gè)對(duì)象如果控制參數(shù)選擇不恰當(dāng)就根本不能達(dá)到所要求的控制精度。而且如果被控對(duì)象的參數(shù)發(fā)生變化電會(huì)造成控制精度的降低。這樣使算法的應(yīng)用受到了很大的限制。所以必須引入*的控制理論算法與相結(jié)合才能達(dá)到理想的效果。學(xué)習(xí)模糊控制理論并根據(jù)實(shí)際控制要求設(shè)計(jì)了基于模糊推理的自適應(yīng)控制器。模糊數(shù)學(xué)理算法及恒溫恒濕箱系統(tǒng)的有效性。

四、材料選擇

常用的接觸式溫度傳感器有,鉑電阻、熱電偶和半導(dǎo)體熱敏電阻。比較其特點(diǎn)為熱電偶具有測(cè)溫范圍廣、測(cè)量精度高、便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測(cè)和自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。但是其自由端需要溫度補(bǔ)償,而且在低溫常溫段其測(cè)量精度較低等缺點(diǎn)。半導(dǎo)體熱電阻其靈敏度高、且體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是其互換性較差,測(cè)量范圍有一定的限制。鉑電阻的測(cè)量精度高，一般都是以鉑電阻作為標(biāo)準(zhǔn)溫度測(cè)量元件。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻可以用一種嚴(yán)密、合理的方程來(lái)描述其電阻值與溫度的關(guān)系。但是其龐大的體積和使用環(huán)境的要求限制了其的應(yīng)用。精密鉑電阻溫度傳感器用來(lái)測(cè)量恒溫腔內(nèi)的溫度并作為測(cè)量信號(hào)傳入控制器。利用專門開發(fā)的精密測(cè)量?jī)x表將鉑電阻上的溫度信號(hào)通過(guò)傳入機(jī)里以進(jìn)行控制計(jì)算。