مقدمة : لماذا دقة التحكم في درجة الحرارة مهم جدا ؟

في مجال علم المواد والهندسة ، الخواص الميكانيكية للمواد ( مثل القوة ، اللدونة ، معامل مرونة ) ترتبط ارتباطا وثيقا درجة الحرارة . تذبذب درجة الحرارة الصغيرة يمكن أن يؤدي إلى تغييرات في البنية المجهرية ( مثل نشر الذرية ، خلع الحركة ، مرحلة التحول ) من المواد ، مما يؤدي إلى اختلافات كبيرة في الخصائص الميكانيكية العيانية .

على سبيل المثال ، في المواد البوليمرية ، بالقرب من درجة حرارة التحول الزجاجي ( تيراغرام ) ، سلوك المواد البوليمرية سوف تتغير من هشاشة الزجاج إلى مرونة عالية المتانة . إذا كان هناك انحراف في التحكم في درجة الحرارة ، تيراغرام ومعامل القيم المقاسة لا معنى لها . على المواد المعدنية ، حتى لو كان الانحراف فقط ± 5 ℃ في درجة حرارة عالية ، فإنه يمكن أن يؤدي إلى أكثر من 5 ٪ خطأ في قياس الخضوع ، والتي هي قاتلة بالنسبة للملاحة الجوية والفضائية ، والطاقة النووية وغيرها من مجالات السلامة الحرجة تقييم المواد .

ولذلك ، فإن قيمة عالية ودرجات الحرارة المنخفضة آلة اختبار الشد لا تكمن فقط في أنه يمكن محاكاة " عالية " و " منخفضة " درجة الحرارة المحيطة ، ولكن أيضا في ما إذا كان يمكن الحفاظ على درجة الحرارة المستهدفة بدقة و توزيعها بشكل موحد في موقع العينة طوال عملية الاختبار . دقة التحكم في درجة الحرارة هو شرط أساسي scientificity والتكرار وقابلية البيانات التجريبية .

تحليل العوامل الرئيسية التي تؤثر على دقة التحكم في درجة الحرارة

دقة التحكم في درجة الحرارة هو مؤشر منهجي ، وهو مقيد من قبل العديد من العوامل الرئيسية التالية :

1 - نظم التدفئة والتبريد

نظام التدفئة : عادة ما يتم تسخينها بواسطة سلك المقاومة . عنق الزجاجة يكمن في قوة التدفئة PID التحكم الخوارزمية . خوارزمية سيئة يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة أو بطء ارتفاع درجة الحرارة ، من الصعب تحقيق الاستقرار في نقطة الهدف .

نظام التبريد : التبريد الميكانيكية و النيتروجين السائل التبريد .

الميكانيكية التبريد : استخدام ضاغط دورة التبريد ، والاستقرار جيدة ، ولكن معدل التبريد بطيئة نسبيا ، وانخفاض درجة الحرارة نقطة استهلاك الطاقة ، وزيادة صعوبة التحكم .

النيتروجين السائل التبريد : التبريد بسرعة ، ولكن السيطرة على التحدي الكبير . حقن النيتروجين السائل مباشرة يمكن أن يسبب تقلبات شديدة في درجة الحرارة و درجة الحرارة القصوى التدرج . معدات متقدمة تعتمد " النيتروجين السائل هوائي تعديل " التكنولوجيا ، من خلال التحكم بدقة في معدل تدفق النيتروجين الغازي وخلط لتحقيق الاستقرار في درجة الحرارة ، والتي لديها متطلبات عالية جدا على فوهة تصميم ومراقبة المنطق .

2 - العزل الحراري والتصميم الحراري

العزل الحراري : اختبار مربع يجب أن تعتمد عالية الأداء مواد العزل الحراري ( مثل رغوة البولي يوريثان ، الصوف الزجاجي ) و سمك معقول ، من أجل الحد من تبادل الحرارة مع البيئة ، وضمان استقرار درجة الحرارة في الميدان .

التصميم الحراري : هذا هو المفتاح لتحديد درجة الحرارة التوحيد . بما في ذلك :

توزيع الهواء تصميم : كيفية تشكيل مستقرة وموحدة تدفق الهواء في الميدان ؟ عادة ما تكون مدفوعة من قبل المشجعين ، تدفق الهواء من خلال سخان / المبخر و منطقة العينة بشكل موحد من خلال قنوات الهواء ، لوحة دليل ، الخ . سوء التصميم يمكن أن يؤدي إلى " الساخنة " و " الباردة " نقطة في مواقع مختلفة داخل الصندوق .

الحرارية قصيرة - دارة تأثير : العناصر المعدنية مثل أجهزة الاستشعار يؤدي قوة قيمة انتقال رود من خلال مربع يمكن أن تشكل " الجسر الساخن " ، مما يؤدي إلى تسرب الحرارة ، لا سيما في درجات الحرارة القاسية ، تأثير ملحوظ ، تحتاج إلى عزل حراري في الهيكل .

3 . قياس نظام التغذية المرتدة

استشعار درجة الحرارة : PT100 البلاتين المقاومة الحرارية المستخدمة عادة ك . . . دقة أجهزة الاستشعار ، وقت الاستجابة و تركيب الكلمات مباشرة تحديد موثوقية ردود الفعل إشارة . أجهزة الاستشعار يجب معايرة بانتظام لمنع الانجراف .

خوارزمية التحكم : PID تحكم التقليدية غالبا ما تكون غير قادرة على التعامل مع نظام التحكم في درجة الحرارة غير الخطية مع تأخير كبير . معدات متقدمة تعتمد غامض PID ، PID التحكم التكيفي أو التنبؤية خوارزمية التحكم ، والتي يمكن ضبط المعلمات السيطرة بشكل حيوي وفقا لنظام الدولة في الوقت الحقيقي ، وتحقيق سلاسة ودقة التحكم في درجة الحرارة ، ولا سيما عملية تغيير درجة الحرارة .

4 - تأثير الحمل الحراري

اختبار الدائرة عادة ما تظهر ممتازة التحكم في درجة الحرارة الأداء في حالة عدم التحميل . ومع ذلك ، فإن السعة الحرارية للنظام برمته قد تغيرت بشكل كبير بعد تركيب المعادن و العينات ( وخاصة تلك التي لديها أكبر من السعة الحرارية النوعية أو أفضل الموصلية الحرارية ) وضعت . العينة والرقصة سوف تمتص أو الإفراج عن كمية كبيرة من الحرارة وتصبح ضخمة " بالوعة الحرارة " التي تتداخل بشكل خطير مع التوازن في مجال درجة الحرارة . ولذلك ، ممتازة آلة الاختبار يجب أن تكون قادرة على الحفاظ على دقة عالية وموحدة تحت حمولة كاملة .

تحسين استراتيجية لتحسين دقة التحكم في درجة الحرارة

وفيما يتعلق بالعوامل المذكورة أعلاه ، يمكن اتخاذ التدابير المثلى التالية :

1 . تصميم النظام الأمثل :

متعددة منطقة مستقلة التحكم في درجة الحرارة التكنولوجيا المعتمدة ، سخان ، وأجهزة الاستشعار هي مرتبة في أعلى ، وسط ، أسفل مربع الجسم ، وما إلى ذلك ، يتم التحكم بشكل مستقل لتعويض تفاوت الحرارة .

تحسين تصميم مجاري الهواء مروحة المكره ، محاكاة ديناميات الموائع الحسابية ( CFD ) يستخدم لمحاكاة وتحسين تدفق الحقل في المربع في مرحلة التصميم لضمان تدفق الهواء موحدة .

فراغ العزل الحراري أو انخفاض حرارة إجراء المواد المعتمدة على أجزاء مثل انتقال رود ، وما إلى ذلك ، قصيرة الدوائر الحرارية قطع .

2 - تحسين استراتيجية المكافحة :

أكثر ذكاء خوارزمية التحكم ، مثل التكيف الذاتي غامض PID ، هو عرض ، والتي يمكن ضبط المعلمات تلقائيا ، والتكيف مع درجات حرارة مختلفة وظروف التحميل .

قبل البدء في اختبار قوة الشد ( عملية توليد الحرارة ) ، نظام مراقبة يمكن التنبؤ تأثير درجة الحرارة وتعويض مقدما .

3 . مواصفات الاستخدام والصيانة :

ما يكفي من التسخين / precooling : قبل بدء الاختبار الرسمي ، يجب أن يكون هناك ما يكفي من الوقت من أجل تحقيق استقرار النظام في درجة الحرارة المستهدفة .

معقول وضع العينة : العينة يجب أن توضع في منطقة جيدة مع درجة الحرارة التوحيد ( عادة في مركز غرفة العمل ) في مربع ، وتجنب عرقلة تدفق الهواء من المرور .

المعايرة الدورية والصيانة : معايرة درجة الحرارة متعددة في الموقع مع تتبع معيار الحرارة . تنظيف مكثف بانتظام ، والتحقق من ختم الشريط ، والتحقق من أجهزة الاستشعار ، وضمان أن النظام هو في حالة التشغيل الأمثل .

تقييم دقة التحكم في درجة الحرارة

تقييم دقة التحكم في درجة الحرارة يعتمد أساسا على ثلاثة مؤشرات :

الانحراف في درجة الحرارة : متوسط الفرق بين درجة الحرارة الفعلية في درجة الحرارة في مركز مساحة العمل في المربع .

تذبذب درجة الحرارة : نصف الفرق بين الحد الأقصى والحد الأدنى من درجة الحرارة التي تختلف مع الوقت ( ± س ℃ ) في وسط مساحة العمل .

درجة الحرارة التوحيد : الحد الأقصى الفرق بين متوسط درجة الحرارة من أي نقطتين في مساحة العمل في حالة مستقرة .

خامساً - الاستنتاجات

دقة التحكم في درجة الحرارة من ارتفاع وانخفاض درجة الحرارة آلة اختبار الشد هو تجسيد مستوى التقنية ، هو نظام الهندسة التي تعمل من خلال تصميم وتصنيع واستخدام وصيانة العملية برمتها . انها ليست مجرد عدد من وحدات تحكم ، ولكن أيضا نتيجة التفاعل بين نظام التدفئة / التبريد ، والعزل الحراري تصميم توزيع الهواء ، خوارزمية التحكم والقياس . مع متطلبات صارمة على نحو متزايد على تقييم أداء المواد الجديدة ، والسعي لتحقيق دقة التحكم في درجة الحرارة لن تنتهي أبدا . اتجاه التنمية في المستقبل سوف تركز على أكثر ذكاء التحكم التكيفي ، أكثر كفاءة في استخدام الطاقة نظام التبريد ، في الوقت الحقيقي على أساس التحسين الرقمية التوأم ، وبالتالي توفير المزيد من البيانات الصلبة وموثوق بها حجر الزاوية في البحث العلمي والصناعي الكشف .