[发明专利]一种用于磁环境快速高精度调节微小气氛流量的方法

说明书

本发明公开了一种用于磁环境快速高精度调节微小气氛流量的方法，首先通过流量传感器和压力传感器测量微小气氛流量和气氛管路压力，经传感器后变成电信号，由测量电路放大和采样处理，然后通过控制算法模块计算出输出信号，最后输出信号通过输出电路控制气氛调节阀，将气氛流量快速高精度调节仪器的目标流量。本发明的用于磁环境快速高精度调节微小气氛量的方法具有精度高、分辨率高、响应迅速、稳定性好、不受强磁场影响、抗扰动能力强的优点。

技术领域

本发明涉气氛流量控制领域，尤其涉及一种用于磁环境快速高精度调节微小气氛流量的方法。

背景技术

磁环境能对材料的物相形成及性能产生影响，在磁通量密度超过1个特斯拉的高磁场环境下，温度范围在100K到973K实验，对材料新现象和机理研究具有重要的科学价值。因此制造用于磁环境下宽温区范围使用的的热分析仪器测量材料的物相形成及性能非常有意义。

热分析仪器使用过程中，需要一路保护气氛保护炉头和传感器，一组吹扫气氛保护炉体，气氛流量为0-200ml/min可调，精度为0.5ml/min，调节稳定速度为10秒。保护气氛容易受气体压力和炉体温度的干扰，调节执行机构和测量电路容易受高磁场干扰。热分析仪器的气氛调节过程具有非线性、时滞性和气氛压力不稳定等特点。因此设计一种用于磁环境下的快速高精度调节微小气氛流量的装置是磁环境下热分析仪器的基本条件。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种能在磁环境下快速高精度调节微小气氛流量的方法，其具体技术方案如下：

一种用于磁环境快速高精度调节微小气氛流量的方法，包括如下步骤：

步骤1：设计磁环境下使用的气氛测量系统，测量微小气氛流量和气氛管路压力；

步骤2：设计磁环境下使用的控制算法模块，通过所述控制算法模块计算控制参数；

步骤3：设计磁环境下使用的调节执行机构，通过所述调节执行机构调节气氛流量。

进一步的，所述步骤1具体内容如下：

所述的气氛测量系统包括流量传感器、压力传感器和测量电路；所述流量传感器采用热氏质量流量传感器测量微小气氛流量，压力传感器采用压阻式压力传感器测量气氛管路压力，所述微小气氛流量和气氛管路压力经流量传感器和压力传感器变成电信号，后经测量电路放大和采样处理。

进一步的，所述测量电路包括流量测量电路、压力测量电路，由放大电路和采样电路，所述放大电路由差分输入电路、初级放大电路和次级放大电路组成，采样电路由分辨率达24位的Σ-Δ模数转化芯片测量采样。

进一步的，所述放大电路的外壳，采用坡莫合金屏蔽罩。

进一步的，所述步骤2具体内容如下：

所述控制算法模块包括前馈控制器和MPT控制器，接收由所述测量电路放大采样后的电信号，通过所述控制算法模块的控制算法计算出输出信号。

进一步的，所述的控制算法包括如下步骤：

步骤a.接收热分析仪器的主机指令，确认并设定目标气氛流量；

步骤b.采集当前时刻气氛压力的大小，计算得到前馈控制量，进入步骤c；

步骤c.采集当前时刻气氛流量值，计算平滑滤波因子，计算当前时刻MPT控制器的参数，计算设定值与当前时刻测量值的偏差，代入MPT控制器，计算得到反馈控制量；

步骤d.将前馈控制量和反馈控制量相加得到输出控制量输出给被控对象，判定当前气氛压力是否处于安全压力范围，处于安全区间，进入步骤c，不处于安全区间，进入步骤e；

步骤e.结束。