用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)及方法，其中的系統(tǒng)包括加熱單元、測(cè)溫傳感器、脈沖發(fā)生器、放大電路、電壓比較器、驅(qū)動(dòng)電路；加熱單元，用于采用脈沖電流對(duì)光譜儀光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行加熱；測(cè)溫傳感器，用于采集加熱單元的溫度信號(hào)加載到控制單元；脈沖發(fā)生器，用于產(chǎn)生正弦正半波脈沖；放大電路，用于對(duì)測(cè)溫傳感器采集的溫度信號(hào)進(jìn)行放大處理，并且設(shè)定溫度；電壓比較器，用于對(duì)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與放大電路輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行比較，并將比較后形成的脈沖信號(hào)加載到驅(qū)動(dòng)電路上；驅(qū)動(dòng)電路，用于將脈沖信號(hào)放大后推動(dòng)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，給加熱單元送電。利用本發(fā)明，能夠解決光譜儀光學(xué)系統(tǒng)溫差變化大的問題，實(shí)現(xiàn)高精度控制。
【專利說明】
用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及原子發(fā)射光譜檢測(cè)儀器技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]原子發(fā)射光譜儀的光學(xué)系統(tǒng)是光譜儀的核心系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性直接影響儀器的穩(wěn)定性及重現(xiàn)性，在影響光學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素中，溫度是最重要的因素之一，因此，光學(xué)系統(tǒng)的溫度控制必須恒定，溫度波動(dòng)越小，波長(zhǎng)漂移越小，光譜儀的穩(wěn)定性更好。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)報(bào)道的原子發(fā)射光譜儀光學(xué)系統(tǒng)的恒溫控制，常采用的控制方法是間隔加熱法，即溫度到了設(shè)定值，停止加熱，溫度下降到一定范圍后，再啟動(dòng)加熱，這樣循環(huán)控制。后期發(fā)展為DIP算法控制，也就是逐次逼近，即溫度要到達(dá)設(shè)定溫度值時(shí)，減小加熱電流，緩慢加熱，到達(dá)設(shè)定值后，停止加熱，當(dāng)溫度降下后，再啟動(dòng)加熱，采用DIP算法，盡管溫度波動(dòng)減小了，但還是存在溫差變化。因此，利用間隔加熱法，溫度波動(dòng)會(huì)造成光譜儀波長(zhǎng)漂移，導(dǎo)致光譜儀穩(wěn)定性及重現(xiàn)性差。
[0004]因此，為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)及方法，解決光譜儀光學(xué)系統(tǒng)溫差變化大的問題，保證光譜儀光學(xué)系統(tǒng)溫度波動(dòng)盡可能小，實(shí)現(xiàn)高精度控制。
[0006]本發(fā)明提供一種用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)，包括加熱單元、測(cè)溫傳感器和控制單元，其中，所述控制單元包括脈沖發(fā)生器、放大電路、電壓比較器、驅(qū)動(dòng)電路和MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管；
[0007]所述加熱單元，用于采用脈沖電流對(duì)光譜儀光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行加熱；
[0008]所述測(cè)溫傳感器，用于采集所述加熱單元的溫度信號(hào)加載到所述控制單元；
[0009]所述脈沖發(fā)生器，用于產(chǎn)生正弦正半波脈沖；
[0010]所述放大電路，用于對(duì)所述測(cè)溫傳感器采集的溫度信號(hào)進(jìn)行放大處理，并且設(shè)定溫度；
[0011]所述電壓比較器，用于對(duì)所述脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與所述放大電路輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行比較，并將比較后形成的所述脈沖信號(hào)加載到所述驅(qū)動(dòng)電路上；
[0012]所述驅(qū)動(dòng)電路，用于將比較后形成的所述脈沖信號(hào)放大后推動(dòng)所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，給所述加熱單元送電。
[0013]此外，優(yōu)選的方案是，所述脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的正弦正半波脈沖的頻率、脈寬和幅值為固定值。
[0014]此外，優(yōu)選的方案是，在所述脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與所述放大電路輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行比較的過程中，比較后形成的所述脈沖信號(hào)的脈沖寬度隨所述溫度信號(hào)的改變而改變。
[0015]此外，優(yōu)選的方案是，所述放大電路的設(shè)定的溫度范圍為O?50°C。
[0016]本發(fā)明還提供一種用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制方法，采用上述用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)對(duì)光譜儀光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行恒溫控制，其方法如下:
[0017]測(cè)溫傳感器從加熱單元采集到的溫度信號(hào)加載到控制單元，并對(duì)所述控制單元產(chǎn)生的固定頻率的正弦正半波上進(jìn)行斬波；
[0018]當(dāng)所述測(cè)溫傳感器采集到的溫度遠(yuǎn)小于設(shè)定的溫度值時(shí)，斬波后得到的脈沖信號(hào)的脈沖寬度寬，將此斬波后的脈沖信號(hào)加載到驅(qū)動(dòng)電路上，所述驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管在一個(gè)加熱周期中導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)；
[0019]當(dāng)所述測(cè)溫傳感器采集到的溫度接近于設(shè)定的溫度值時(shí)，斬波后得到的脈沖信號(hào)的脈沖寬度窄，將此時(shí)斬波后的脈沖信號(hào)加載到驅(qū)動(dòng)電路上，所述驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管在一個(gè)加熱周期中導(dǎo)通時(shí)間短；
[0020]光學(xué)系統(tǒng)損失的熱量與加熱補(bǔ)充的熱量相同，光學(xué)系統(tǒng)溫度保持恒定。
[0021]從上面的技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)及方法，對(duì)光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫控制，能保證光譜儀光學(xué)系統(tǒng)溫度波動(dòng)較小，溫度波動(dòng)<0.0re,實(shí)現(xiàn)高精度控制，光譜儀波長(zhǎng)漂移較小，光譜分析數(shù)據(jù)穩(wěn)定，儀器重現(xiàn)性好。
[0022]為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面包括后面將詳細(xì)說明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細(xì)說明了本發(fā)明的某些示例性方面。然而，這些方面指示的僅僅是可使用本發(fā)明的原理的各種方式中的一些方式。此外，本發(fā)明旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。
【附圖說明】
[0023]通過參考以下結(jié)合附圖的說明及權(quán)利要求書的內(nèi)容，并且隨著對(duì)本發(fā)明的更全面理解，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白及易于理解。在附圖中:
[0024]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的斬波示意圖；
[0026]圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制方法流程示意圖。
[0027]其中的附圖標(biāo)記包括:固定頻率的正弦正半波脈沖1、測(cè)溫傳感器采集的接近設(shè)定溫度的溫度2、測(cè)溫傳感器采集的遠(yuǎn)小于設(shè)定溫度的溫度3。
[0028 ]在所有附圖中相同的標(biāo)號(hào)指示相似或相應(yīng)的特征或功能。
【具體實(shí)施方式】
[0029]在下面的描述中，出于說明的目的，為了提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的全面理解，闡述了許多具體細(xì)節(jié)。然而，很明顯，也可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)這些實(shí)施例。
[0030]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0031]為了說明本發(fā)明提供的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
[0032]如圖1所示，本發(fā)明提供的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)包括加熱單元110、測(cè)溫傳感器120和控制單元130，其中，控制單元130包括脈沖發(fā)生器132、放大電路131、電壓比較器133、驅(qū)動(dòng)電路134和MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管135。
[0033]加熱單元110，用于采用脈沖電流對(duì)光譜儀光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行加熱。
[0034]測(cè)溫傳感器120，用于采集加熱單元110的溫度信號(hào)加載到控制單元130。
[0035]脈沖發(fā)生器132，用于產(chǎn)生正弦正半波脈沖；
[0036]放大電路131，用于對(duì)測(cè)溫傳感器120采集的溫度信號(hào)進(jìn)行放大處理，并且設(shè)定溫度；
[0037]電壓比較器133，用于對(duì)脈沖發(fā)生器132產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與放大電路131輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行比較，并將比較后形成的脈沖信號(hào)加載到驅(qū)動(dòng)電路134上；
[0038]驅(qū)動(dòng)電路134，用于將脈沖信號(hào)放大后推動(dòng)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管135，給加熱單元110送電。
[0039]其中，脈沖發(fā)生器132產(chǎn)生的正弦正半波脈沖的頻率、脈寬和幅值為固定值。在脈沖發(fā)生器132產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與放大電路131輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行比較的過程中，比較后形成的脈沖信號(hào)的脈沖寬度隨溫度信號(hào)的改變而改變。
[0040]在本發(fā)明的實(shí)施例中，用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)采用脈沖電流加熱方式，脈沖頻率固定，僅調(diào)整脈沖的寬度，且加熱不間斷，當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)溫度遠(yuǎn)小于設(shè)定值時(shí)(溫度較低時(shí))，輸出脈沖寬度越寬，當(dāng)溫度越接近設(shè)定值時(shí)(溫度較低時(shí))，輸出脈沖寬度越窄，到最后，光學(xué)系統(tǒng)損失的熱量剛好和加熱補(bǔ)充的熱量相當(dāng)，光學(xué)系統(tǒng)溫度保持恒定。
[0041 ]其中，在本發(fā)明中，脈沖頻率為IKHz，放大電路131的設(shè)定的溫度范圍為O?50°C，溫度波動(dòng)為小于0.0re。
[0042]為了進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明說明，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的斬波。如圖2所示，在坐標(biāo)中，橫坐標(biāo)t表示時(shí)間，縱坐標(biāo)V表示電壓幅值；I是固定頻率的正弦正半波脈沖，頻率固定，脈寬固定，幅值固定;2是測(cè)溫傳感器采集的接近設(shè)定溫度的溫度，此溫度信號(hào)較強(qiáng)，表示此時(shí)光譜儀光學(xué)系統(tǒng)的溫度較高，已接近設(shè)定溫度值，經(jīng)斬波后得到的脈寬較窄，即脈沖信號(hào)占空比??；3是測(cè)溫傳感器采集的遠(yuǎn)小于設(shè)定溫度的溫度，此溫度信號(hào)較弱，表示此時(shí)光譜儀光學(xué)系統(tǒng)的溫度較低，遠(yuǎn)小于設(shè)定值，經(jīng)斬波后得到的脈寬較寬，即脈沖信號(hào)占空比大。
[0043]從圖2所示的實(shí)施例可以看出，當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)溫度遠(yuǎn)小于設(shè)定值時(shí)(溫度較低時(shí))，測(cè)溫傳感器采集的溫度信號(hào)值小，斬波后得到的脈寬較寬，即脈沖信號(hào)占空比大，此脈沖信號(hào)加載到驅(qū)動(dòng)電路上，最后去驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，開關(guān)管在一個(gè)加熱周期中導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng);當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)溫度越接近設(shè)定值時(shí)(溫度較高時(shí))，測(cè)溫傳感器采集的溫度信號(hào)值大，斬波后得到的脈寬較窄，即脈沖信號(hào)占空比小；到最后，光學(xué)系統(tǒng)損失的熱量剛好和加熱補(bǔ)充的熱量相當(dāng)，光學(xué)系統(tǒng)溫度保持恒定。
[0044]與上述的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，本發(fā)明提供了一種用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制方法，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制方法流程。
[0045]如圖3所示，本發(fā)明提供的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制方法包括:
[0046]采用上述用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)對(duì)光譜儀光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行恒溫控制，其方法如下:
[0047]S130:測(cè)溫傳感器從加熱單元采集到的溫度信號(hào)加載到控制單元，并對(duì)所述控制單元產(chǎn)生的固定頻率的正弦正半波上進(jìn)行斬波；
[0048]S131:當(dāng)所述測(cè)溫傳感器采集到的溫度遠(yuǎn)小于設(shè)定的溫度值時(shí)，斬波后得到的脈沖信號(hào)的脈沖寬度寬，將此斬波后的脈沖信號(hào)加載到驅(qū)動(dòng)電路上，所述驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管在一個(gè)加熱周期中導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)；
[0049]S132:當(dāng)所述測(cè)溫傳感器采集到的溫度接近于設(shè)定的溫度值時(shí)，斬波后得到的脈沖信號(hào)的脈沖寬度窄，將此時(shí)斬波后的脈沖信號(hào)加載到驅(qū)動(dòng)電路上，所述驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管在一個(gè)加熱周期中導(dǎo)通時(shí)間短；
[0050]S134:光學(xué)系統(tǒng)損失的熱量與加熱補(bǔ)充的熱量相同，光學(xué)系統(tǒng)溫度保持恒定。
[0051]通過上述實(shí)施方式可以看出，本發(fā)明提供的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)及方法，對(duì)光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫控制，能保證光譜儀光學(xué)系統(tǒng)溫度波動(dòng)較小，溫度波動(dòng)<
0.0re，實(shí)現(xiàn)高精度控制，光譜儀波長(zhǎng)漂移較小，光譜分析數(shù)據(jù)穩(wěn)定，儀器重現(xiàn)性好。
[0052]如上參照附圖以示例的方式描述了根據(jù)本發(fā)明提出的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)及方法。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于上述本發(fā)明所提出的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)及方法，還可以在不脫離本
【發(fā)明內(nèi)容】
的基礎(chǔ)上做出各種改進(jìn)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容確定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)，包括加熱單元、測(cè)溫傳感器和控制單元，其中，所述控制單元包括脈沖發(fā)生器、放大電路、電壓比較器、驅(qū)動(dòng)電路和MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管； 所述加熱單元，用于采用脈沖電流對(duì)光譜儀光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行加熱； 所述測(cè)溫傳感器，用于采集所述加熱單元的溫度信號(hào)加載到所述控制單元； 所述脈沖發(fā)生器，用于產(chǎn)生正弦正半波脈沖； 所述放大電路，用于對(duì)所述測(cè)溫傳感器采集的溫度信號(hào)進(jìn)行放大處理，并且設(shè)定溫度；所述電壓比較器，用于對(duì)所述脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與所述放大電路輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行比較，并將比較后形成的脈沖信號(hào)加載到所述驅(qū)動(dòng)電路上； 所述驅(qū)動(dòng)電路，用于將所述脈沖信號(hào)放大后推動(dòng)所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，給所述加熱單元送電。2.如權(quán)利要求1所述的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)，其中， 所述脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的正弦正半波脈沖的頻率、脈寬和幅值為固定值。3.如權(quán)利要求1所述的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)，其中， 在所述脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與所述放大電路輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行比較的過程中，比較后形成的所述脈沖信號(hào)的脈沖寬度隨所述溫度信號(hào)的改變而改變。4.如權(quán)利要求1所述的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)，其中， 所述放大電路的設(shè)定的溫度范圍為O?50°C。5.—種用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制方法，采用如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的用于光譜儀光學(xué)系統(tǒng)恒溫的控制系統(tǒng)對(duì)光譜儀光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行恒溫控制，其方法如下: 測(cè)溫傳感器從加熱單元采集到的溫度信號(hào)加載到控制單元，并對(duì)所述控制單元產(chǎn)生的固定頻率的正弦正半波上進(jìn)行斬波； 當(dāng)所述測(cè)溫傳感器采集到的溫度遠(yuǎn)小于設(shè)定的溫度值時(shí)，斬波后得到的脈沖信號(hào)的脈沖寬度寬，將此斬波后的脈沖信號(hào)加載到驅(qū)動(dòng)電路上，所述驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管在一個(gè)加熱周期中導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)； 當(dāng)所述測(cè)溫傳感器采集到的溫度接近于設(shè)定的溫度值時(shí)，斬波后得到的脈沖信號(hào)的脈沖寬度窄，將此時(shí)斬波后的脈沖信號(hào)加載到驅(qū)動(dòng)電路上，所述驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管在一個(gè)加熱周期中導(dǎo)通時(shí)間短； 光學(xué)系統(tǒng)損失的熱量與加熱補(bǔ)充的熱量相同，光學(xué)系統(tǒng)溫度保持恒定。
【文檔編號(hào)】G05D23/30GK105867472SQ201610347331
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】王先國(guó), 李太福, 姚立忠, 唐德東, 田應(yīng)甫, 楊永龍, 孫小媛, 李清玲, 張恒健
【申請(qǐng)人】重慶科瑞分析儀器有限公司, 重慶科技學(xué)院