一种基于光热式的快速升温控制方法、装置及升温炉制造方法及图纸

技术编号:15638254 阅读:75 留言:0更新日期:2017-06-15 14:49
本发明专利技术涉及一种基于光热式的快速升温控制方法、装置及升温炉,其方法包括如下对放置样品的接收器进行参数标定;设定目标加热参数,并根据所述目标加热参数和所述接收器的标定参数生成对应的加热因子;根据所述加热因子对位于所述接收器内的样品进行光照加热,实时检测所述接收器内的实际加热参数,将所述实际加热参数与所述目标加热参数比对,并在二者相同时退出所述接收器内的样品,结束加热流程。本发明专利技术根据目标加热参数和接收器的标定参数生成对应的加热因子,并根据对应的加热因子对位于接收器内的样品进行主动加热,不直接对样品进行加热,不仅可以实现快速升温,还可以确保加热过程的精确控制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光热式的快速升温控制方法、装置及升温炉
本专利技术涉及温度控制
,尤其涉及一种基于光热式的快速升温控制方法、装置及升温炉。
技术介绍
快速升温炉在目前的科学研究和生产制备中应用地越来越广泛,目前主流的快速升温炉主要分为特种电阻丝炉和碘钨灯光热炉两类,前者需要特殊的加热丝制备工艺复杂炉体要求严格,目前升温速率在180℃-200℃/min,造价较高;后者为20世纪末由日本真空理工会社等率先在金属制备中使用,目前国内碘钨灯快速升温炉升温速率在600℃-800℃/min,虽然升温速率达到了部分实际应用的要求,然而恒温精度较低,升温时温度变化范围较大。目前也有很对机构和企业针对光热式快速升温炉进行了设计和优化,虽然光源和炉体等都有了很大的改进,然而在温度控制方面依然采用热电偶-PID温控仪这样的反馈式温度控制方式,在一定程度上满足了部分生产研究的要求,但依然在温度控制及时性和精确性上存在着一些不足:一是依靠反馈式调节机制升温控制,在快速升温这样较高的升温速率条件下,很可能导致温度超过设定值进而造成生产制造的事故或者科研实验的失败;二是在光热快速升温装置中,被加热物质的温度很大程度上还与自身的性质有关,然而现有装置实际测量的温度为不与样品接触的热电偶间接温度,这也在一定程度上影响了光热升温炉温度的精度;三是温度控制系统缺少一定的数据库支撑,对于系统可能存在的例如升温时间异常等缺少必要的数据分析和保护措施,而快速升温系统中的过热或者过快热可能存在的安全隐患却相较于传统升温装置要大得多。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种基于光热式的快速升温控制方法、装置及升温炉。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:依据本专利技术的一个方面,提供了一种基于光热式的快速升温控制方法,包括如下步骤:步骤1:对放置样品的接收器进行参数标定;步骤2:设定目标加热参数,并根据所述目标加热参数和所述接收器的标定参数生成对应的加热因子;步骤3:根据所述加热因子对位于所述接收器内的样品进行光照加热,实时检测所述接收器内的实际加热参数,将所述实际加热参数与所述目标加热参数比对,并在二者相同时进入步骤4;步骤4:退出所述接收器内的样品,结束加热流程。本专利技术的基于光热式的快速升温控制方法,根据目标加热参数和接收器的标定参数生成对应的加热因子,并根据对应的加热因子对位于接收器内的样品进行主动加热,不直接对样品进行加热,不仅可以实现快速升温,还可以确保加热数据的准确性。在上述技术方案的基础上,本专利技术还可以做如下改进:进一步:所述步骤1中,通过调节光源的出射光能量密度、通入至所述接收器内的气体流量和所述接收器的转速来对所述接收器进行参数标定。进一步:所述步骤2中,根据每个预设加热阶段设定对应的目标加热参数,并查询预设数据表,获取所述目标加热参数对应的加热因子;其中,所述预设数据表根据所述接收器的标定参数预先建立。上述进一步方案的有益效果是:根据预见建立的数据表,可以针对每一种目标参数设定目标加热参数对应的加热因子,这样便于对整个加热过程精准控制,便于实现各种工况的不同需求。进一步:所述目标加热参数和实际加热参数均包括加热温度、加热气压、加热速率和加热时间中的一种或多种,所述加热因子包括照射所述接收器的光线能量密度、所述接收器的转速、通入至所述接收器的气体流量和所述接收器的气体外排气流量。进一步:所述步骤3中,如果所述实际加热参数与所述目标参数不同,则更新所述加热因子,并根据更新的所述加热因子对位于所述接收器内的样品进行加热,直至所述实际加热参数与所述目标参数相同。上述进一步方案的有益效果是:通过上述被动式的反馈补偿控制可以使得所述接收器内的实际加热参数尽可能的保持在目标加热参数,避免出现加热参数的波动影响对加热效果,从而使得对整个加热过程的控制更加精准。进一步:所述步骤3中,如果所述实际加热参数与所述目标参数的差值超过预设范围内,则还包括安全判断步骤:步骤31a:判断所述接收器内的实际温度是否超过预设警戒温度范围,如果是,则判定出现安全故障,直接进入步骤4,否则,进入步骤32;步骤32a:判断光源的运行时间是否超过预设警戒时长,如果是,则判定出现安全故障,直接进入步骤4,否则,进入步骤33;步骤33a:判断进入所述接收器气体的气流量的变化幅度是否超过预设值,如果是,则判定出现安全故障,直接进入步骤4,否则,返回步骤31。上述进一步方案的有益效果是:通过上述步骤可以判断设备在加热的过程中是否出现安全异常,并在安全异常时及时退出样品,结束加热过程,这样可以起到安全保护作用,避免安全隐患,并及时发现安全故障,方便维修和保养,有利于延长设备的实用寿命。依据本专利技术的另一个方面,提供了一种基于光热式的快速升温控制装置,包括:参数标定模块,用于对放置样品的接收器进行参数标定;加热因子生成模块,用于设定目标加热参数,并根据所述目标加热参数和所述接收器的标定参数生成对应的加热因子;光源控制模块,用于根据所述加热因子控制光源对位于所述接收器内的样品进行光照加热;加热参数获取模块,用于实时检测所述接收器内的实际加热参数;主控制模块,用于将实际加热参数与所述目标加热参数比对,并在二者相同时控制所述光源停止加热,退出所述接收器内的样品。本专利技术的基于光热式的快速升温控制装置,根据目标加热参数和接收器的标定参数生成对应的加热因子,并根据对应的加热因子对位于接收器内的样品进行主动加热,不直接对样品进行加热,不仅可以实现快速升温,还可以确保加热数据的准确性。在上述技术方案的基础上,本专利技术还可以做如下改进:进一步:所述加热因子生成模块根据每个预设加热阶段设定对应的目标加热参数,并查询预设数据表,获取所述目标加热参数对应的加热因子;其中,所述预设数据表根据所述接收器的标定参数预先建立。进一步:还包括调节模块,所述调节模块用于在所述实际加热参数与所述目标参数不同时调节所述加热因子,所述光源控制模块根据更新的所述加热因子控制光源对位于所述接收器内的样品进行加热,直至所述实际加热参数与所述目标参数相同;其中,所述目标加热参数和实际加热参数均包括加热温度、加热气压、加热速率和加热时间中的一种或多种,所述加热因子包括照射所述接收器的光线能量密度、所述接收器的转速、通入至所述接收器内的气体流量和所述接收器的气体外排气流量。上述进一步方案的有益效果是:通过所述调节模块可以对所述接收器内的样品进行被动式反馈控制,使得所述接收器内的实际加热参数尽可能的保持在目标加热参数,避免出现加热参数的波动影响对加热效果,从而使得对整个加热过程的控制更加精准。进一步:所述调节模块包括混气阀、插板阀、光源调节器和接收器调节器。所述混气阀用于调节通入至所述接收器内的气体流量;所述插板阀用于调节所述接收器内气体外排气流量;所述光源调节器用于调节所述光源的出射光能量密度;所述接收器调节器用于调节所述接收器转速。上述进一步方案的有益效果是:通过所述调节模块可以调节所述接收器的加热因子,从而使得所述接收器的实际加热参数与所述目标加热参数相同,这样可以实现精准控制。进一步:还包括安全判断模块,所述安全判断模块用于在所述实际加热参数与所述目标参数的差值超过预设范围时判断是否出现安全故障,并本文档来自技高网...
一种基于光热式的快速升温控制方法、装置及升温炉

【技术保护点】
一种基于光热式的快速升温控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:对放置样品的接收器进行参数标定;步骤2:设定目标加热参数,并根据所述目标加热参数和所述接收器的标定参数生成对应的加热因子;步骤3:根据所述加热因子对位于所述接收器内的样品进行光照加热,实时检测所述接收器内的实际加热参数,将所述实际加热参数与所述目标加热参数比对,并在二者相同时进入步骤4;步骤4:退出所述接收器内的样品,结束加热流程。

【技术特征摘要】
1.一种基于光热式的快速升温控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:对放置样品的接收器进行参数标定;步骤2:设定目标加热参数,并根据所述目标加热参数和所述接收器的标定参数生成对应的加热因子;步骤3:根据所述加热因子对位于所述接收器内的样品进行光照加热,实时检测所述接收器内的实际加热参数,将所述实际加热参数与所述目标加热参数比对,并在二者相同时进入步骤4;步骤4:退出所述接收器内的样品,结束加热流程。2.根据权利要求1所述的基于光热式的快速升温控制方法,其特征在于:所述步骤1中,通过调节光源的出射光能量密度、通入至所述接收器内的气体流量和所述接收器的转速来对所述接收器进行参数标定。3.根据权利要求2所述的基于光热式的快速升温控制方法,其特征在于,所述步骤1包括:步骤11:将光源的出射光能量密度调节至最大,将通入至所述接收器内的气体流量调节为零,保持所述接收器的转速不变,持续对所述接收器进行加热,直至所述接收器内的温度在预设时间内保持不变,并将此温度标定为接收器静态最高升温值;步骤12:保持所述光源的出射光能量密度最大,分档位调节通入至所述接收器内的气体流量,在每档气体流量工况下加热所述接收器,直至在设定标定时间内所述接收器内的温度保持不变,并依次标定每档气体流量对应的动态最高升温值;步骤13:强制散热至初始状态,保持通入至所述接收器内气体流量和所述接收器的转速不变,连续调节所述光源的出射光能量密度,并依次标定每档出射光能量密度对应的所述接收器升温速率;步骤14:强制散热至初始状态,保持所述接收器的转速不变,分档位调节通入至所述接收器内气体流量,调节所述光源的出射光能量密度,使得所述接收器内的温度为对应档位气体流量的动态最高升温值的一半,并依次标定每档气体流量下出射光能量密度中值。4.根据权利要求1或2所述的基于光热式的快速升温控制方法,其特征在于:所述步骤2中,根据每个预设加热阶段设定对应的目标加热参数,并查询预设数据表,获取所述目标加热参数对应的加热因子;其中,所述预设数据表根据所述接收器的标定参数预先建立。5.根据权利要求4所述的基于光热式的快速升温控制方法,其特征在于:所述目标加热参数和实际加热参数均包括加热温度、加热气压、加热速率和加热时间中的一种或多种,所述加热因子包括照射所述接收器的光线能量密度、所述接收器的转速、通入至所述接收器的气体流量和所述接收器的气体外排气流量。6.根据权利要求1所述的基于光热式的快速升温控制方法,其特征在于:所述步骤3中,如果所述实际加热参数与所述目标参数不同,则更新所述加热因子,并根据更新的所述加热因子对位于所述接收器内的样品进行加热,直至所述实际加热参数与所述目标参数相同。7.根据权利要求6所述的基于光热式的快速升温控制方法,其特征在于:所述步骤3中,如果所述实际加热参数与所述目标参数的差值超过预设范围内,则还包括安全判断步骤:步骤31a:判断所述接收器内的实际温度是否超过预设警戒温度范围,如果是,则判定出现安全故障,直接进入步骤4,否则,进入步骤32;步骤32a:判断光源的运行时间是否超过预设警戒时长,如果是,则判定出现安全故障,直接进入步骤4,否则,进入步骤33;步骤33a:判断进入所述接收器气体的...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡松李寒剑池寰瀛向军苏胜汪一江龙徐凯
申请(专利权)人:华中科技大学
类型:发明
国别省市:湖北,42

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