[发明专利]一种用于纳米压痕仪的连续变温装置及其控制方法

权利要求书

1.一种用于纳米压痕仪的连续变温装置，其特征在于，包括：

壳体，其由隔温板组成；以及

加热板，其设置在所述壳体底部中心；

一对夹紧块，其设置在所述加热板轴向两侧，用于夹紧载物台；

一对滑轨，其设置在所述夹紧块之间，且位于所述夹紧块轴向两侧，所述夹紧块能够沿所述滑轨轴向相向或者背向运动；

一对制冷板，其对称垂直设置在所述加热板径向两侧；

载物台，其设置在所述加热板中心；

盖板，其盖合在所述壳体顶面上，且中心设置有与所述载物台对应的通孔；

驱动装置，其设置在所述壳体上，且与所述夹紧块连接，用于驱动所述夹紧块沿所述滑轨轴向相向或者背向运动。

2.如权利要求1所述的用于纳米压痕仪的连续变温装置，其特征在于，所述壳体还包括：

支撑座，其设置在所述壳体底部中心；

第一凹槽和第二凹槽，其相对设置在所述支撑座顶面和底面上；

其中，所述夹紧块设置在所述第一凹槽内的轴向两侧，所述载物台设置在所述第一凹槽中心，所述加热板设置在所述第二凹槽内。

3.如权利要求2所述的用于纳米压痕仪的连续变温装置，其特征在于，所述制冷板包括：

相互贴合设置在第一制冷板块和第二制冷板块；

第一蛇形凹槽，其分别设置在所述第一制冷板块和第二制冷板块的贴合侧一面，并且对应位置形成第一蛇形通槽；

冷凝管，其设置在所述第一蛇形通槽内。

4.如权利要求3所述的用于纳米压痕仪的连续变温装置，其特征在于，所述加热板包括：

相互贴合设置在第一耐热板和第二耐热板；

第二蛇形凹槽，其分别设置在所述第一耐热板和第二耐热板的贴合侧一面，并且对应位置形成第二蛇形通槽；

加热电阻，其设置在所述第二蛇形通槽内。

5.如权利要求2、3或4所述的用于纳米压痕仪的连续变温装置，其特征在于，所述驱动装置包括：

一对紧固杆，其对称设置在所述壳体轴向两侧，并与所述壳体侧壁螺纹连接，其一端伸出所述壳体外部，另一端穿过所述支撑座，并与对应所述夹紧块可旋转连接，用于驱动所述夹紧块沿所述滑轨轴向相向或者背向运动。

6.如权利要求4所述的用于纳米压痕仪的连续变温装置，其特征在于，还包括：

制冷压缩机，其分别连接所述冷凝管的出口和入口，用于制备循环冷却液；

电源，其分别连接所述加热电阻两端，用于对所述加热电阻进行加热；

多个温度传感器，其分别设置在所述冷凝管、加热电阻和载物台上，用于检测冷凝管、加热电阻和载物台处的温度；

控制器，其与所述温度传感器、制冷压缩机和电源连接，用于接收所述温度传感器的检测数据，并控制所述制冷压缩机和电源工作。

7.一种用于纳米压痕仪的连续变温装置的控制方法，其特征在于，包括模糊控制器：

将载物台的温度T_b和载物台的温度T_b与试验需求温度T₀的温差变化率与输入模糊控制器，所述载物台的温度T_b和载物台的温度与试验需求温度的温差变化率分为7个等级；

模糊控制器输出补偿温度ΔT，输出分为7个等级；

所述载物台的温度T_b的模糊论域为[-1,8]，其量化因子为100；所述温差变化率的模糊论域为[-1,1]，量化因子为5；输出补偿温度ΔT的模糊论域为[-1,1]，量化因子为30；

输入和输出的模糊集为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}。

8.如权利要求7所述的用于纳米压痕仪的连续变温装置的控制方法，其特征在于，还包括模糊PID控制器：

输入第i个测试过程的载物台的温度T_b与试验需求温度T₀的温差变化率和理想温差变化率的偏差、偏差变化率，输出PID的比例系数、比例积分系数和微分系数，比例系数、比例积分系数和微分系数输入PID控制器进行补偿温度ΔT的误差补偿控制。