[发明专利]一种超高真空下样品热处理工艺的自动化温度控制系统及方法

权利要求书

1.一种超高真空下样品热处理工艺的自动化温度控制系统，包括光学测温仪和真空规，其特征在于，还包括计算机和电流源，所述的光学测温仪安装在超高真空样品加热设备的观察窗上，样品和真空规均位于超高真空样品加热设备内，光学测温仪和真空规与计算机连接，计算机与电流源连接，电流源与样品连接。

2.根据权利要求1所述的一种超高真空下样品热处理工艺的自动化温度控制系统，其特征在于，所述的真空规为安捷伦UHV24P电离真空计。

3.根据权利要求1所述的一种超高真空下样品热处理工艺的自动化温度控制系统，其特征在于，所述的光学测温仪为LumaSense公司的PhotriX红外测温仪。

4.根据权利要求1所述的一种超高真空下样品热处理工艺的自动化温度控制系统，其特征在于，所述的电流源为普源精电DP811A程控电流源。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种超高真空下样品热处理工艺的自动化温度控制系统，其特征在于，所述的计算机通过RS232串口模块读取光学测温仪和真空规的读数。

6.根据权利要求5所述的一种超高真空下样品热处理工艺的自动化温度控制系统，其特征在于，所述的计算机上安装有Matlab软件，在Matlab软件中构建PID控制器。

7.根据权利要求6所述的一种超高真空下样品热处理工艺的自动化温度控制系统，其特征在于，在Matlab软件中构建图形化控制模块，所述的图形化控制模块包括光学测温仪操作模块、样品温度显示模块、PID参数模块、电流源加热参数设定模块、样品温度预设模块、热处理过程模块、电流源显示模块、加热过程显示模块和真空显示模块。

8.一种超高真空下样品热处理工艺的自动化温度控制方法，其特征在于，步骤为：

A、构建权利要求1所述的一种超高真空下样品热处理工艺的自动化温度控制系统；

B、根据待加热样品和热处理要求，在计算机的Matlab软件的光学测温仪操作模块、PID参数模块、电流源加热参数设定模块和样品温度预设模块中对应设置如下：光学测温仪与计算机连接的串口号、光学测温仪中的发射系数，Kp、Ki、Kd三个PID控制参数值；加热周期数、每个周期内的加热阶段数、最大功率、最大电流、最大温度，电流源的档位、各个阶段的时间和温度，同一周期不同阶段转变的时间和样品预设温度；

C、按下样品温度预设模块中的Apply按钮后，光学测温仪读取样品实际温度，样品预设温度减去计算机从光学测温仪读取的样品实际温度得到偏差函数E(t)，将E(t)输入PID控制器，PID控制器进行调节；

C、PID控制器输出到电流源，电流源输出电流值直接给样品通电加热；

D、光学测温仪再次读取样品温度，重复步骤B和C，开始下一个闭环控制，直至完成预设的加热周期数后结束。

9.根据权利要求8所述的一种超高真空下样品热处理工艺的自动化温度控制方法，其特征在于，当PID控制器输出的电流设定值超过电流源加热参数设定模块中设定的最大电流时，电流源只会输出最大电流，而当电流源输出的功率超过最大功率，样品的温度超过最大温度时，Matlab软件中的图形化控制模块会自动停止并关闭电流源，同时弹出警告窗。

10.根据权利要求8所述的一种超高真空下样品热处理工艺的自动化温度控制方法，其特征在于，在图形化控制模块运行时，温度控制样品温度显示模块显示样品实时温度、样品预设温度与时间的曲线；热处理过程模块显示热处理过程剩余时间，剩余周期以及图形化控制模块运行信息；电流源显示模块显示电流源运行时的电流、电压和功率；加热过程显示模块显示整个加热过程中的电流与时间的曲线，真空显示模块显示超高真空腔体内的真空度变化。