液相色谱仪柱温箱的温度控制装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了液相色谱仪柱温箱的温度控制装置和方法，涉及液相色谱技术领域，通过分别在柱温箱的控温区域内部和外部设置两个温度传感器，实时检测控温区域内部温度和环境温度，针对环境温度，将柱温箱内部温度与目标温度作为输入，使用与所述环境温度对应的控制参数和控制方式利用PID算法控制帕尔贴的输出。在柱温箱使用中，以环境温度和控制稳定后的状态为依据，自适应更新控制参数和控制方式。本发明专利技术改善了目前常用的柱温箱温度控制方法，提高了温度控制效率，减小了到达温度稳定状态的时间，增加了控制的灵活性，在各种环境温度下都能以最优的PID参数以及控制方法调节温度，使其达到最佳工作状态。使其达到最佳工作状态。使其达到最佳工作状态。

【技术实现步骤摘要】
液相色谱仪柱温箱的温度控制装置和方法


[0001]本专利技术涉及液相色谱
，特别是涉及液相色谱仪柱温箱的温度控制装置和方法。

技术介绍

[0002]色谱法是利用被研究物质组分在固定相及流动相中分配系数有微小差异，当两相作相对对流运动时，被研究物质在两相之间进行反复多次分配，使原微小差异变成了很大的差别，从而使各组分分离，继而达到分离、分析及测定物质的一些物理化学性质的目的，高效液相色谱仪能高效地对样品进行分离分析，广泛应用于化学和生化分析中。其中，色谱柱是高效液相色谱仪对样品进行分离的核心部件，色谱柱对于温度较为敏感，温度控制的稳定性直接影响了色谱仪的稳定性、重复性和分离度。
[0003]高效液相色谱仪的使用环境存在多样性，且随着使用时间的提升，柱温箱外部塑料及橡胶老化，冷空气从缝隙中钻入柱温箱内导致热量流失，所以需要对柱温箱进行控温。
[0004]目前行业中柱温箱普遍使用固定参数和控制流程的PID方法进行控温，然而，由于参数和控制流程固定，使得在应对不同外部环境时，柱温箱无法始终保持最佳的工作效率。而且，由于温度控制具有很大惯性，柱温箱在变温的时候往往都会先超出预期温度之后再趋于稳定，且这一过程时间较长，影响了温度控制效率。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供液相色谱仪柱温箱的温度控制装置和方法，以改善目前常用的柱温箱温度控制方法，提高温度控制效率，减小到达温度稳定状态的时间，增加控制的灵活性，在各种环境温度下都能以最优的PID参数以及控制方法调节温度，使其达到最佳工作状态。
[0006]为此，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种液相色谱仪柱温箱的温度控制装置，所述装置包括：
[0008]由保温材料围绕的空间形成的控温区域；
[0009]放置在所述控温区域中的色谱柱；
[0010]用于加热或制冷使所述控温区域达到目标温度的帕尔贴、热交换器和热传导器；
[0011]设置在温控区域内部用于采集柱温箱内部温度的第一温度传感器；
[0012]设置在温控区域外侧用于采集环境温度的第二温度传感器。
[0013]进一步地，所述装置还包括：用于实现空气对流使柱温箱各部分温度相对均匀的热交换风扇。
[0014]进一步地，所述装置还包括：用于带动柱温箱控温区域的空气循环使各处温度区域一致的空气循环风扇。
[0015]又一方面，本专利技术还提供了一种液相色谱仪柱温箱的温度控制方法，所述方法应用于上述液相色谱仪柱温箱的温度控制装置，所述方法包括：
[0016]针对第二温度传感器采集的环境温度，将第一温度传感器采集到的柱温箱内部温度与目标温度作为输入，使用与所述环境温度对应的控制参数和控制方式利用PID算法控制帕尔贴的输出。
[0017]进一步地，所述方法还包括：在柱温箱使用中，以环境温度和控制稳定后的状态为依据，自适应更新控制参数和控制方式。
[0018]进一步地，使用与所述环境温度对应的控制参数和控制方式利用PID算法控制帕尔贴的输出，包括：
[0019]当当前帕尔贴输出的占空比与理论占空比的差值绝对值小于第一阈值时，减小积分参数并减慢积分量累计速度进行PID控制；
[0020]当当前帕尔贴输出的占空比与理论占空比的差值绝对值大于第一阈值时，使用正常的积分参数和积分量累计速度进行PID控制。
[0021]进一步地，使用与所述环境温度对应的控制参数和控制方式利用PID算法控制帕尔贴的输出，包括：
[0022]远离目标温度开始第一次控温时，以帕尔贴输出的占空比为100％快速接近目标温度；
[0023]判断目标温度与柱温箱内部温度的差值绝对值是否小于第二阈值；如果是，则以帕尔贴输出的占空比为0％停止输出；
[0024]判断是否达到目标温度，或未达目标温度却开始再度远离目标温度，如果是，则应用理论积分量开始PID控制；如果否，则返回执行以帕尔贴输出的占空比为0％停止输出的步骤。
[0025]进一步地，所述理论占空比是事前通过实验，取得不同环境温度、不同目标温度的温度稳定时候的占空比。
[0026]进一步地，所述自适应更新控制参数和控制方式，包括：
[0027]温度控制稳定后，用当前帕尔贴输出的占空比和积分量更新当前环境温度和目标温度对应的理论占空比和理论积分量；
[0028]根据开始PID控制时的温度状态和变化趋势，调整第二阈值，使PID开始时的柱温箱内部温度刚好达到目标温度，且温度没有继续上升趋势。
[0029]本专利技术的优点和积极效果：
[0030]本专利技术提供的液相色谱仪柱温箱的温度控制装置和方法，通过分别在柱温箱的控温区域内部和外部设置两个温度传感器，实时检测控温区域内部温度和环境温度，针对环境温度，将柱温箱内部温度与目标温度作为输入，使用与所述环境温度对应的控制参数和控制方式利用PID算法控制帕尔贴的输出。在柱温箱使用中，以环境温度和控制稳定后的状态为依据，自适应更新控制参数和控制方式。本专利技术改善了目前常用的柱温箱温度控制方法，提高了温度控制效率，减小了到达温度稳定状态的时间，增加了控制的灵活性，在各种环境温度下都能以最优的PID参数以及控制方法调节温度，使其达到最佳工作状态。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发
明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术实施例中柱温箱的俯视剖面图；
[0033]图2为本专利技术实施例中柱温箱在液相色谱仪中的位置示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例中一种温度控制流程图；
[0035]图4为本专利技术实施例中一种应用效果图；
[0036]图5为本专利技术实施例中又一种温度控制流程图；
[0037]图6为本专利技术实施例中到达目标温度时开始PID控制的应用效果图；
[0038]图7为本专利技术实施例中开始远离目标温度时开始PID控制的应用效果图。
具体实施方式
[0039]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0040]液相色谱仪柱温箱是一种使色谱柱处于恒温环境的装置，如图1所示，其示出了本专利技术实施例中一种液相色谱仪柱温箱的俯视剖面图，图下部是柱温箱的前面，即用户操作侧，最外围的框体构成了柱温箱基本的形态。该液相色谱仪柱温箱主要包括：控温区域1，热交换、其他部件区2，帕尔贴(Pelti本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液相色谱仪柱温箱的温度控制装置，其特征在于，所述装置包括：由保温材料围绕的空间形成的控温区域(1)；放置在所述控温区域(1)中的色谱柱(9)；用于加热或制冷使所述控温区域(1)达到目标温度的帕尔贴(3)、热交换器(4)和热传导器(6)；设置在温控区域(1)内部用于采集柱温箱内部温度的第一温度传感器(7)；设置在温控区域(1)外侧用于采集环境温度的第二温度传感器(8)。2.根据权利要求1所述的一种液相色谱仪柱温箱的温度控制装置，其特征在于，所述装置还包括：用于实现空气对流使柱温箱各部分温度相对均匀的热交换风扇(5)。3.根据权利要求1所述的一种液相色谱仪柱温箱的温度控制装置，其特征在于，所述装置还包括：用于带动柱温箱控温区域的空气循环使各处温度区域一致的空气循环风扇(10)。4.一种液相色谱仪柱温箱的温度控制方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1～3任一项所述的液相色谱仪柱温箱的温度控制装置，所述方法包括：针对第二温度传感器采集的环境温度，将第一温度传感器采集到的柱温箱内部温度与目标温度作为输入，使用与所述环境温度对应的控制参数和控制方式利用PID算法控制帕尔贴的输出。5.根据权利要求4所述的一种液相色谱仪柱温箱的温度控制方法，其特征在于，所述方法还包括：在柱温箱使用中，以环境温度和控制稳定后的状态为依据，自适应更新控制参数和控制方式。6.根据权利要求5所述的一种液相色谱仪柱温箱的温度控制方法，其特征在于，使用与所述环境温度对应的控制参数和控制方式利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：于忠瀚，王子良，
申请(专利权)人：鲲鹏仪器大连有限公司，
类型：发明
国别省市：