温度控制仪表的现状与改进

发布时间：2022-03-13 15:17:24 浏览数：次

(福建省莆田市计量所，福建莆田 351100)
摘要：文章阐述了温度控制仪表的现状、存在问题、改进方法，并对改进前后的温控曲线和电压波形图进行了描述。
关键词：温度控制仪表：温控空间：温控点：PID调控系统
中图分类号：TH765.2⁺6 文献标识码：B 文章编号：1007—6921(2008)11—0099—01
温度控制仪表广泛地使用在工业生产领域以及咱们的日常生产、生活中。
温度控制仪表原理如方框图所示：

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本文围绕许多重要的生产工艺过程，需精密地测量与控制，从而获得快速、稳定、准确较长时间的均匀温场而做出一些探讨。
1 温度控制仪表普遍存在的问题
1.1 被控温度点的滞后性

由于温度场是一个梯度场，温度的上升或下降随时间缓慢变化，而在现有市场上和工业控制中使用的温度控制仪表系统中，为防止污染、腐蚀、保护一次仪表的使用寿命，用作温控的温度传感器，一般为铠装的热电偶或热电阻，当它的温度上升到设定点温度时，必然有一个时间的滞后性，使被控温场冲过温控点，而过冲幅度与热功率的大小成正比，与温场的大、小成反比。

为了较好地控制温场的过冲幅度，我们需要在现场实际操作中，不断地，反复地进行控制摸索，测试和校正，从而找到实际使用中的温控点的PID调整参数的对应点,达到进行超前控制的目的。以下我们称它为调控点。
1.2 加热系统与PID调控系统设计不匹配

在现有的工业工艺中或实验室内使用的温度控制仪表的配置加热系统中，大多数加热器件，只配置有一组加热元件，当温场达到调控点时，便使用切断该组元件的电源进行保温的目的。随着时间的推移、温场发生变化，当温场降到一定值时又启动该组件元件的电源供电进行加热，从此周而复始，动作频繁。

例如有一用户要求我们对一个体积1.2m³恒温控制培养箱进行改造,提高它的控温精密度和稳定性。其温控部分的电路图如图1(不含虚线内二组加热元件)所示,温控的锯齿波形如图2所示。
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为了获得快速、稳定、准确、精密的较长时间的均匀性温场，笔者根据多年的实践经验，决定把它改造成具有二组分别控制的不同功率的加热组件如图1所示温控的电路中加入了一个功率10w,电阻值为4 840Ω的第二组加热元件(虚线内),从图1的电路中，我们可以看到，因为新加入的第二组加热元件10w电阻值4 840Ω，并联在第一组加热元件电炉丝上，当恒温箱开始工作交流接触器接通时，升温指示灯亮。电炉丝通过大电流加热，第二组加热元件作用很小,当加温到温控高点时，交流接触器开关断开，第二组加热元件维持加温，延缓温度的下降时间。就得到了较为理想的图3所示的波形图。

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以上改造的例子说明，为了提高和改进现有温度控制仪表的温度控制精度和质量，我们必须有所创新，我们的生产温控系列产品的企业，应当按照加热功率的大小如10W、20W……生产系列化、标准化的成套加热元件。我们可以根据用户提出对温控空间的大小的要求，控温点的高、低,控温系统的密封性能，升温到指定温度点的时间要求，配套配置出符合要求的相对匹配的第二、三组加热组件。同时，根据温控空间的大、小，控温点的高、低，控温的环境，实验估算出整个控温密封体的热量散发量Q散，从理论上说，当温度到达控温点后，我们就可以根据用户的要求和所使用控温密封体的热量散发实验估算值Q散，选用一组标准化加热元件Q,使Q_散=Q，从而使温控达到比较理想的效果。

解决了以上主要的二个问题后，要获得均匀性的温场就容易多了，因为温度场是一个梯度场，一般被控温场装置都设置有风扇，控制风扇开关加快温场空间内循环对流，循环时间足够长后，没有频繁的大功率加热，温场的均匀性可提高很多很多。
［参考文献］
［1］ GBJJF1101-2003，环境试验设备温度湿度校准规范［S］.
［2］ GBJJG617-1996,数字温度指示调节义检定规程［S］.

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