[发明专利]基于CRC-GL7制冷器的300mK吸附制冷自动降温优化控制方法

权利要求书

1.一种基于CRC-GL7制冷器的300mK吸附制冷自动降温控制优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将CRC-GL7制冷器的制冷阶段划分为7个阶段：预冷准备阶段、预冷阶段、⁴He液化制冷准备阶段、⁴He液化制冷阶段、³He液化制冷准备阶段、³He液化制冷阶段和再循环阶段；

S2:每隔一定的时间间隔T，读取8个温度传感器的温度读数，并对4K冷板的温度值进行低通滤波，用以去除冷板温度值中固有的高频周期性抖动；

所述的8个温度传感器分别用于采集以下参数：³He炭泵温度TP3、³He炭泵的热流开关温度TS3、⁴He炭泵温度TP4、⁴He炭泵热流开关温度TS4、4K冷板温度T4.2K、2.2K冷级温度T2.2K、0.8K冷级温度T0.8K和0.3K冷级温度T0.3K；

S3:将当前时刻t获得的低通滤波后的4K冷板温度T4.2K，以及其它7个温度传感器反馈的读数，同t-T时刻制冷器所处的制冷过程结合起来，判断当前t时刻制冷器所处的制冷阶段；

S4:若当前判断的制冷过程处于预冷准备阶段，则继续保持所有的³He炭泵和⁴He炭泵加热功率为0，³He炭泵热流开关和⁴He炭泵热流开关加热功率为0；

S5:若当前判断的制冷过程处于预冷阶段，则采用PID算法动态控制³He炭泵和⁴He炭泵的加热功率，使得³He炭泵的温度TP3上升到40K±2K，⁴He炭泵温度TP4上升至40K±2K，并保证在此过程中⁴He和³He炭泵的热流开关温度不上升过快，控制其上升速度低于0.05K/S的增速，并确保TS3和TS4均不大于10K，4K冷板温度T4.2K小于6.8K；

S6:若当前判断的制冷过程处于⁴He液化制冷准备阶段，则进一步采用PID算法动态控制³He炭泵和⁴He炭泵的加热功率，保持³He炭泵的温度在40K±2K，⁴He炭泵的温度在50K±2K，并等待0.3K冷级温度T0.3K降至4K冷板温度T4.2K附近，这一条件量化为T0.3K-T4.2K≤0.5K，且4K冷板温度T4.2K降至5.2K以下；

S7:若当前判断的制冷过程处于⁴He液化制冷阶段，则需要进一步判断⁴He液化是否完成；

倘若⁴He液化已经完成，则进入³He液化制冷准备阶段；若⁴He尚未完成，则采用PID算法继续控制³He、⁴He炭泵的加热功率，维持³He炭泵的温度在45K±1K，⁴He炭泵温度在60K±1K，来精细控制⁴He的液化程度；

判断⁴He液化是否完成的条件是：4K冷板温度降至3.6K以下，或者4K冷板温度降至4K以下的持续时间超过20分钟；

S8:若当前判断的制冷过程处于³He液化制冷准备阶段，则关闭⁴He炭泵加热，待⁴He炭泵温度TP4因漏热而开始下降后，再打开⁴He炭泵的热流开关，并采用PID算法控制⁴He炭泵热流开关的加热电压，使得TS4先上升至15K，然后以不超过0.1K/s的增速缓慢地由15K上升到24～25K，并确保在此过程中热流开关温度TS3小于11K，4K冷板温度超过6K的时间不超过5分钟；

S9：若当前判断的制冷过程处于³He液化制冷阶段，则关闭³He炭泵加热，等待³He气体完成液化；

当³He炭泵的温度下降超过了1K或等待的时间超过10分钟后，开始控制打开³He炭泵的热流开关，并采用PID算法控制该热流开关的加热功率，使得该热流开关的温度TS3逐渐升高到25K，0.3K冷级逐步降至300mK以下；

S10:若当前判断的制冷过程处于再循环过程，则关闭³He炭泵热流开关和⁴He炭泵热流开关，待热流开关均关闭以后，采用PID算法控制³He炭泵和⁴He 炭泵的加热功率，确保不致使4K冷板温度T4.2K小于6.8K的情况下，实现TP3和TP4迅速回温至40～45K；

S11:回到步骤S2读取t+T时刻8个温度传感器的温度读数，进行t+T时刻制冷状过程阶段判定和相应的制冷过程控制操作。