CN116358826A - 一种低温psp宽温域氧含量变化精确模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，使用低温压敏漆静态校准与涂料特性研究实验装置，方法包括：由控制模块读取预先设定的一组目标温度T、一组氮气压力目标值P和一组氧含量变化目标值O；依次读取每个目标温度、每个氮气压力目标值和每个氧含量变化目标值，通过控制实现校准容器达到指定目标温度和氮气压力目标，通过单调控制方式，使得校准容器达到指定氧含量目标值，获取指定的目标温度、氮气压力目标值和氧含量目标值下涂覆有压敏漆的校准样片的实验图像，待遍历完成上述目标值后，汇总实验图像，分析低温PSP涂料特性。
Description
技术领域
本发明属于航空航天工业空气动力学技术领域，具体涉及一种低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法。
背景技术
模型表面压力测量一直是飞行器风洞试验的重要课题。低温高雷诺数风洞的模型表面压力分布测量是研究雷诺数对先进飞行器气动特性影响机理的重要手段。通过测量表面压力分布，可以获得不同试验雷诺数条件下飞行器表面的空气动力载荷、流场的分离区、激波及边界层转捩位置，观察飞行器各部件之间的气动干扰。此外，表面压力分布测量也是验证计算流体力学(CFD)数值计算方法的重要手段。
90年代末以来，国内PSP(Pressure Sensitive Paint)压敏漆测量技术经过多年的基础研究与技术积累，中国空气动力研究与发展中心、中航空气动力研究院、航天空气动力技术研究院、西北工业大学、上海交通大学等单位已攻克了常温压力敏感涂层研制、静态校准、图像处理等关键技术，并成功将常温PSP测量技术应用在大型低、跨、超、高超声速工业风洞飞行器模型表面压力测量、旋翼表面压力测量等工程应用领域，有力推动了我国先进飞行器精细化设计水平与空气动力学学科发展。
但是，与常规风洞不同，低温风洞来流为氮气，运行温度低且温差大(110～323K)，需要在风洞回路中注入少量氧气(氧含量小于3000ppm)。常温PSP在低温风洞中应用会遇到氧含量低、氧渗透速率低、深冷环境涂层压敏特性差且易开裂等诸多技术难题。从公开发表的文献看，国内低温压力敏感涂层测量技术研究仍处于起步阶段，亟需建立低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，尽快解决低温与低氧含量环境的压力敏感涂层研制以及低温压敏涂层特性及其影响因素研究。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中，常温PSP在低温风洞中应用会遇到氧含量低、氧渗透速率低、深冷环境涂层压敏特性差且易开裂的问题，提出了一种低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法。
为了实现上述目的，本发明提出了一种低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，所述方法使用低温压敏漆静态校准与涂料特性研究实验装置，所述装置基于光源和摄像机实现，包括：校准容器、压力测量与控制系统、氧含量测量与控制系统、温度测量与控制系统以及部署在上位机的控制模块；其中，
所述校准容器，用于为涂覆有低温压敏漆的校准样片提供温度、压力和氧浓度可控的环境，通过校准容器顶部的视窗，外部光源照射到涂覆有压敏漆的校准样片上，由摄像机对该校准样片进行拍摄，获得涂料特性；
所述压力测量与控制系统，用于在控制模块的控制下为校准样片提供压力可控可测量的氮气源；
所述氧含量测量与控制系统，用于在满足压力控制的前提下，在控制模块的控制下为校准样片提供可控可测量的超低氧含量氧气源，所述超低氧含量为100ppm～3000ppm；
所述温度测量与控制系统，用于在控制模块的控制下为校准样片分别提供可控可测量的制冷量和制热量，实现温度可控；
所述控制模块，用于控制压力测量与控制系统、氧含量测量与控制系统和温度测量与控制系统的工作时序，用于根据校准容器的压力值，氧含量以及温度值，结合实验目标值分别进行控制；还用于在达到实验目标值时，触发光源与相机工作，采集相应状态的实验图像，从而实现低温压敏漆静态校准与涂料特性研究；
所述方法包括：
步骤s1)由控制模块读取预先设定的一组目标温度T、一组氮气压力目标值P和一组氧含量变化目标值O；其中氧含量变化目标值满足100ppm～3000ppm的范围；
步骤s2)当一组目标温度T已遍历完，转至步骤s6)，否则，依次读取一个目标温度，通过控制温度测量与控制系统使得校准容器达到指定目标温度；
步骤s3)当在指定的目标温度下遍历完一组氮气压力目标值P，转至步骤s2)，否则，依次读取一个氮气压力目标值，通过控制压力测量与控制系统使得校准容器达到指定氮气压力目标值；
步骤s4)当在指定的氮气压力目标值下遍历完一组氧含量变化目标值O，转至步骤s3)，否则，依次读取一个氧含量目标值，对控制氧含量测量与控制系统采用单调递增或单调递减控制方式，使得校准容器达到指定氧含量目标值；
步骤s5)通过控制模块触发光源和相机工作，获取指定的目标温度、氮气压力目标值和氧含量目标值下涂覆有压敏漆的校准样片的实验图像，转至步骤s4)；
步骤s6)汇总实验图像，分析低温PSP涂料特性。
作为上述方法的一种改进，所述校准容器采用304不锈钢材质，能够承受真空负压和正压，表面光洁。
作为上述方法的一种改进，所述校准容器外部还包括一定厚度的保温层。
作为上述方法的一种改进，所述校准容器顶部的视窗采用15mm厚的高强度石英玻璃，具有K9透光率，视窗玻璃通过法兰和校准容器压紧，并采用硅橡胶圈进行密封。
作为上述方法的一种改进，所述压力测量与控制系统包括设定纯度的氮气瓶、减压阀、针尖阀、真空泵和快速通断电磁阀；其中，
所述设定纯度的氮气瓶和减压阀，用于向校准容器提供压力稳定、达到纯度要求的氮气源；
所述针尖阀，用于向校准容器提供微小并可调的氮气流量通道；
所述真空泵，用于降低校准容器内的压力；
所述快速通断电磁阀，用于控制向标准容器输送氮气，达到目标含量。
作为上述方法的一种改进，所述氧含量测量与控制系统包括电化学氧浓度分析仪、氧化锆氧浓度传感器、氧气瓶、减压阀、微量调节阀和快速通断电磁阀；其中，
所述电化学氧浓度分析仪，用于在设定范围内测量进入校准容器内的氧浓度；
所述氧化锆氧浓度传感器，用于在整个压力、温度和氧浓度区间内测量校准容器内的氧浓度；
所述氧气瓶经过减压阀、微量调节阀、快速通断电磁阀与校准容器连接；
所述快速通断电磁阀，用于控制向标准容器输送氧气，达到目标含量。
作为上述方法的一种改进，所述步骤s4)的对控制氧含量测量与控制系统采用单调递增或单调递减控制方式，使得校准容器达到指定氧含量目标值；具体包括：
当需要增加氧含量时，打开快速通断电磁阀，调节微量调节阀控制流量逐步向校准容器内输入氧气，接近目标含量时，逐步减少输气量，直到达到目标含量，停止输入；
当需要减少氧含量时，对校准容器抽真空，使压力下降至设定范围值，再补充氮气恢复原来压力，每一次抽充操作在保证压力稳定的情况下，使得氧含量下降，重复操作，直至氧含量精准下降至设定值，从实现超低氧含量值高精度控制。
作为上述方法的一种改进，所述温度测量与控制系统包括制冷机组、冷水机组、加热器和控温铜块；其中，
所述制冷机组采用单压缩机制冷，在控制模块控制下，由PLC控制制冷剂通路上电磁阀的开、关时间比例，调节流经控温铜块的制冷剂流量，实现对标准容器的制冷控制；
所述冷水机组，用于为单压缩机降温；
所述加热器，用于在控制模块控制下，通过固态继电器输入由PID参数确定的一定通、断时间比例的电压，控制加热量，实现对标准容器的热量控制；
所述控温铜块和加热器均设置在校准容器内，控温铜块设置在校准样片下部，加热器设置在控温铜块下部，通过制冷量和加热量的平衡实现精确控温，温度梯度小于1K，温度控制精度小于0.1K。
作为上述方法的一种改进，所述控温铜块包括上下两部分，每部分均有4个口径相同的半圆形开槽，上下两部分通过螺钉夹紧，形成4个圆形开槽作为制冷剂通道，用于制冷剂的流入与流出。
作为上述方法的一种改进，所述控温铜块表面均匀，4个制冷剂通道表面积占据控温铜块横截面积的1/2以上，上部分控温铜块的实心部分厚度满足预设值，热导率不小于350W/m·K。
本发明与现有技术相比优点在于：
1、本发明的方法填补了国内空白，提供了低温压敏漆静态校准与涂料特性实验过程中实现多温度、压力、氧含量状态的高效精准调节控制策略；
2、本发明的方法通过采用单压缩机制冷的装置，不需要液氮即可实现最低110K的超低温度控制，控制精度小于±0.1K；
3、本发明的方法通过单调变化控制方式使得校准容器超低氧含量精确控制，控制误差小于±10ppm。
附图说明
图1为本发明的低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法流程图；
图2为低温压敏漆静态校准与涂料特性研究实验装置外部示意图；
图3为压力测量与控制系统原理图；
图4是氧含量测量与控制系统原理图；
图5是温度测量与控制系统原理图；
图6为控温铜块示意图。
具体实施方式
本发明提供一种低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法。如图1所示，该方法主要包括以下步骤：
设定一组目标温度(-163℃～50℃)、氧含量变化(100ppm-3000ppm)目标值；通过低温PSP校准容器为低温PSP涂料校准样片提供温度、氧浓度可控的环境，校准容器与冷水机组、超纯氮气瓶、超纯氧气瓶连接；采用单压缩机制冷提供制冷剂，低温制冷剂流经控温铜块的制冷剂通道，提供的制冷量和加热器的加热量相等，达到温度的稳定，实现±0.1K的宽温域高精度温度控制；温度稳定后，通过单调递增控制方式实现100ppm-3000ppm系列超低氧含量值精准控制，需要增加氧含量时，快速通断电磁阀逐步向校准容器内输入氧气，接近目标含量时，快速通断电磁阀逐步减少输气量，直到达到目标含量，停止输入。需要减少氧含量时，对校准容器抽增真空，使压力略微下降，再补充氮气恢复原来压力。每一次抽-充操作在保证压力稳定的情况下，使得氧含量略微下降。重复操作，使氧含量精准下降至设定值，从实现超低氧含量值高精度控制。实现所有目标温度与目标氧含量模拟，采集对应的涂料发光图像，基于不同温度与氧含量条件下的低温PSP图像评估涂料特性。
本发明基于多温度、压力、氧含量状态的高效精准调节控制策略，能够实现最低110K的超低温度控制，控制精度小于±0.1K；通过单调变化控制方式使得校准容器超低氧含量精确控制，控制误差小于±10ppm。从而实现精确模拟。
本方法使用低温压敏漆静态校准与涂料特性研究实验装置，所述装置基于光源和摄像机实现，包括：校准容器、压力测量与控制系统、氧含量测量与控制系统、温度测量与控制系统以及部署在上位机的控制模块；图2为低温压敏漆静态校准与涂料特性研究实验装置外部示意图。
所述校准容器，用于为涂覆有低温压敏漆的校准样片提供温度、压力和氧浓度可控的环境，通过校准容器顶部的视窗，外部光源照射到涂覆有压敏漆的校准样片上，由摄像机对该校准样片进行拍摄，获得涂料特性；
所述压力测量与控制系统，用于在控制模块的控制下为校准样片提供压力可控可测量的氮气源；原理如图3所示。
所述氧含量测量与控制系统，用于在满足压力控制的前提下，在控制模块的控制下为校准样片提供可控可测量的超低氧含量氧气源，所述超低氧含量为100ppm～3000ppm；原理如图4所示。
所述温度测量与控制系统，用于在控制模块的控制下为校准样片分别提供可控可测量的制冷量和制热量，实现温度可控；原理如图5所示。
所述控制模块，用于控制压力测量与控制系统、氧含量测量与控制系统和温度测量与控制系统的工作时序，用于根据校准容器的压力值，氧含量以及温度值，结合实验目标值分别进行控制；还用于在达到实验目标值时，触发光源与相机工作，采集相应状态的实验图像，从而实现低温压敏漆静态校准与涂料特性研究；
方法包括：
步骤s1)由控制模块读取预先设定的一组目标温度T、一组氮气压力目标值P和一组氧含量变化目标值O；其中氧含量变化目标值满足100ppm-3000ppm的范围；
步骤s2)当一组目标温度T已遍历完，转至步骤s6)，否则，依次读取一个目标温度，通过控制温度测量与控制系统使得校准容器达到指定目标温度；
步骤s3)当在指定的目标温度下遍历完一组氮气压力目标值P，转至步骤s2)，否则，依次读取一个氮气压力目标值，通过控制压力测量与控制系统使得校准容器达到指定氮气压力目标值；
步骤s4)当在指定的氮气压力目标值下遍历完一组氧含量变化目标值O，转至步骤s3)，否则，依次读取一个氧含量目标值，对控制氧含量测量与控制系统采用单调递增或单调递减控制方式，使得校准容器达到指定氧含量目标值；
步骤s5)通过控制模块触发光源和相机工作，获取指定的目标温度、氮气压力目标值和氧含量目标值下涂覆有压敏漆的校准样片的实验图像，转至步骤s4)；
步骤s6)汇总实验图像，分析低温PSP涂料特性。
具体来说，利用单压缩机制冷实现-163℃～50℃宽温域高精度温度调节，通过单调递增或单调递减的控制方式实现100ppm-3000ppm超低氧含量值精准控制，从而为低温PSP涂料研制与涂料特性研究提供宽温域氧含量变化精确模拟平台。
本发明提供一种低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，包括以下步骤：
设定一组目标温度(-163℃～50℃)、氧含量变化(100ppm-3000ppm)目标值；
通过低温PSP校准容器为低温PSP涂料校准样片提供温度、氧浓度可控的环境，校准容器与冷水机组、超纯氮气瓶、超纯氧气瓶连接；
采用单压缩机制冷提供制冷剂，低温制冷剂流经控温铜块的制冷剂通道，提供的制冷量和加热器的加热量相等，达到温度的稳定，实现±0.1K的宽温域高精度温度控制；控温铜块如图6所示。
温度稳定后，通过单调递增控制方式实现100ppm-3000ppm系列超低氧含量值精准控制，需要增加氧含量时，快速通断电磁阀逐步向校准容器内输入氧气，接近目标含量时，快速通断电磁阀逐步减少输气量，直到达到目标含量，停止输入。需要减少氧含量时，对校准容器抽增真空，使压力略微下降，再补充氮气恢复原来压力。每一次抽-充操作在保证压力稳定的情况下，使得氧含量略微下降。重复操作，使氧含量精准下降至设定值，从实现超低氧含量值高精度控制。
实现所有目标温度与目标氧含量模拟，采集对应的涂料发光图像，基于不同温度与氧含量条件下的低温PSP图像评估涂料特性。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，本发明的实施例提供一种低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，具体步骤如下：
S101：设定一组目标温度(-163℃～50℃)、氧含量变化(100ppm-3000ppm)目标值，目标温度为：-163℃、-100℃、-50℃、0℃、50℃，目标氧含量为100ppm、500ppm、1000ppm、2000ppm、3000ppm。
S102：通过低温PSP校准容器为低温PSP涂料校准样片提供温度、氧浓度可控的环境，校准容器与冷水机组、超纯氮气瓶、超纯氧气瓶连接。
校准容器为304不锈钢圆筒形状，能够承受真空负压和正压。校准容器的口径是由摄像头和光源的大小决定的。为适应不同的摄像头和光源，采用Φ150mm的视窗面积。校准容器的尺寸为Φ180×150mm，表面光洁，壁面厚度3mm，法兰厚度10mm。校准容器重量小于20kg，单人即可搬动。校准容器外部是50mm保温层。校准容器顶部是视窗玻璃，采用15mm厚的高强度石英玻璃，具有K9透光率。视窗玻璃通过法兰和校准容器压紧，并采用硅橡胶圈实现密封。
校准容器安装完毕后与冷水机组、超纯氮气瓶、超纯氧气瓶等设备连接。
S103：采用单压缩机制冷提供制冷剂，低温制冷剂流经控温铜块的制冷剂通道，提供的制冷量和加热器的加热量相等，达到-163℃温度的稳定，并实现±0.1K的高精度温度控制。
单压缩机制冷机组产生的低温制冷剂进入控温铜块，对铜块降温后返回制冷机组。铜片表面温度要均匀，温度梯度小于1K，温度控制精度小于0.1K。控温铜块由上、下两部分组成，均有4个半圆形开槽。上、下铜块通过螺钉将4个铜管夹紧。铜管内流过低温制冷剂，对铜块降温。控温铜块下装有加热器，通过制冷量和加热量的平衡实现精确控温。加热器的热量和制冷剂的冷量统一通过4个铜管的表面向铜块传递。4个制冷剂通道表面积占据铜块截面积的1/2以上，确保上半部分铜块传热均匀。上半部分铜块的实心部分厚度为9mm，铜块RRR>80，热导率约为350W/m·K，较高热导率确保整体具有较高的温度一致性。
温度的稳定性控制通过加热器和制冷剂流量的双PID控制实现的。加热器PID控制是通过固态继电器，向加热器输入由PID参数确定的一定通/断时间比例的电压，从而控制加热量。制冷剂流量PID控制则是由PLC控制制冷剂通路上的电磁阀的开/关时间比例，调节流经铜块的制冷剂流量，从而控制制冷量。电磁阀采用开关时间短(2s内)、寿命长(百万次)、耗电少(几W)的快速通断电磁阀。
S104：-163℃温度稳定后，通过单调递增控制方式依次实现100ppm、500ppm、1000ppm、2000ppm、3000ppm系列超低氧含量值精准控制，每个氧含量稳定后，发送触发信号，触发相机采集对应温度与氧含量条件下的涂料发光图像。
整个氧气浓度测量控制系统中，高纯氧气瓶和减压阀组成了一个压力稳定、高纯度的氧气源。针尖阀作为一个微小、可调的流量通道，再配合具有快速通断能力(周期小于2s)的电磁阀，可实现氧气浓度控制。需要增加氧含量时，快速通断电磁阀逐步向校准容器内输入氧气，同时监控氧气含量。接近目标含量时，快速通断电磁阀逐步减少输气量，直到达到目标含量，停止输入。
S105：重复S104与S105实现-100℃、-50℃、0℃、50℃目标温度与目标氧含量模拟，采集对应的涂料发光图像，基于不同温度与氧含量条件下的低温PSP图像评估涂料特性。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，其特征在于，所述方法使用低温压敏漆静态校准与涂料特性研究实验装置，所述装置基于光源和摄像机实现，包括：校准容器、压力测量与控制系统、氧含量测量与控制系统、温度测量与控制系统以及部署在上位机的控制模块；其中，
所述校准容器，用于为涂覆有低温压敏漆的校准样片提供温度、压力和氧浓度可控的环境，通过校准容器顶部的视窗，外部光源照射到涂覆有压敏漆的校准样片上，由摄像机对该校准样片进行拍摄，获得涂料特性；
所述压力测量与控制系统，用于在控制模块的控制下为校准样片提供压力可控可测量的氮气源；
所述氧含量测量与控制系统，用于在满足压力控制的前提下，在控制模块的控制下为校准样片提供可控可测量的超低氧含量氧气源，所述超低氧含量为100ppm～3000ppm；
所述温度测量与控制系统，用于在控制模块的控制下为校准样片分别提供可控可测量的制冷量和制热量，实现温度可控；
所述控制模块，用于控制压力测量与控制系统、氧含量测量与控制系统和温度测量与控制系统的工作时序，用于根据校准容器的压力值，氧含量以及温度值，结合实验目标值分别进行控制；还用于在达到实验目标值时，触发光源与相机工作，采集相应状态的实验图像，从而实现低温压敏漆静态校准与涂料特性研究；
所述方法包括：
步骤s1)由控制模块读取预先设定的一组目标温度T、一组氮气压力目标值P和一组氧含量变化目标值O；其中氧含量变化目标值满足100ppm～3000ppm的范围；
步骤s2)当一组目标温度T已遍历完，转至步骤s6)，否则，依次读取一个目标温度，通过控制温度测量与控制系统使得校准容器达到指定目标温度；
步骤s3)当在指定的目标温度下遍历完一组氮气压力目标值P，转至步骤s2)，否则，依次读取一个氮气压力目标值，通过控制压力测量与控制系统使得校准容器达到指定氮气压力目标值；
步骤s4)当在指定的氮气压力目标值下遍历完一组氧含量变化目标值O，转至步骤s3)，否则，依次读取一个氧含量目标值，对控制氧含量测量与控制系统采用单调递增或单调递减控制方式，使得校准容器达到指定氧含量目标值；
步骤s5)通过控制模块触发光源和相机工作，获取指定的目标温度、氮气压力目标值和氧含量目标值下涂覆有压敏漆的校准样片的实验图像，转至步骤s4)；
步骤s6)汇总实验图像，分析低温PSP涂料特性。
2.根据权利要求1所述的低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，其特征在于，所述校准容器采用304不锈钢材质，能够承受真空负压和正压，表面光洁。
3.根据权利要求2所述的低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，其特征在于，所述校准容器外部还包括一定厚度的保温层。
4.根据权利要求1所述的低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，其特征在于，所述校准容器顶部的视窗采用设定厚度的高强度石英玻璃，具有K9透光率，视窗玻璃通过法兰和校准容器压紧，并采用硅橡胶圈进行密封。
5.根据权利要求1所述的低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，其特征在于，所述压力测量与控制系统包括设定纯度的氮气瓶、减压阀、针尖阀、真空泵和快速通断电磁阀；其中，
所述设定纯度的氮气瓶和减压阀，用于向校准容器提供压力稳定、达到纯度要求的氮气源；
所述针尖阀，用于向校准容器提供微小并可调的氮气流量通道；
所述真空泵，用于降低校准容器内的压力；
所述快速通断电磁阀，用于控制向标准容器输送氮气，达到目标含量。
6.根据权利要求1所述的低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，其特征在于，所述氧含量测量与控制系统包括电化学氧浓度分析仪、氧化锆氧浓度传感器、氧气瓶、减压阀、微量调节阀和快速通断电磁阀；其中，
所述电化学氧浓度分析仪，用于在设定范围内测量进入校准容器内的氧浓度；
所述氧化锆氧浓度传感器，用于在整个压力、温度和氧浓度区间内测量校准容器内的氧浓度；
所述氧气瓶经过减压阀、微量调节阀、快速通断电磁阀与校准容器连接；
所述快速通断电磁阀，用于控制向标准容器输送氧气，达到目标含量。
7.根据权利要求6所述的低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，其特征在于，所述步骤s4)的对控制氧含量测量与控制系统采用单调递增或单调递减控制方式，使得校准容器达到指定氧含量目标值；具体包括：
当需要增加氧含量时，打开快速通断电磁阀，调节微量调节阀控制流量逐步向校准容器内输入氧气，接近目标含量时，逐步减少输气量，直到达到目标含量，停止输入；
当需要减少氧含量时，对校准容器抽真空，使压力下降至设定范围值，再补充氮气恢复原来压力，每一次抽充操作在保证压力稳定的情况下，使得氧含量下降，重复操作，直至氧含量精准下降至设定值，从实现超低氧含量值高精度控制。
8.根据权利要求1所述的低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，其特征在于，所述温度测量与控制系统包括制冷机组、冷水机组、加热器和控温铜块；其中，
所述制冷机组采用单压缩机制冷，在控制模块控制下，由PLC控制制冷剂通路上电磁阀的开、关时间比例，调节流经控温铜块的制冷剂流量，实现对标准容器的制冷控制；
所述冷水机组，用于为单压缩机降温；
所述加热器，用于在控制模块控制下，通过固态继电器输入由PID参数确定的一定通、断时间比例的电压，控制加热量，实现对标准容器的热量控制；
所述控温铜块和加热器均设置在校准容器内，控温铜块设置在校准样片下部，加热器设置在控温铜块下部，通过制冷量和加热量的平衡实现精确控温，温度梯度小于1K，温度控制精度小于0.1K。
9.根据权利要求8所述的低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，其特征在于，所述控温铜块包括上下两部分，每部分均有4个口径相同的半圆形开槽，上下两部分通过螺钉夹紧，形成4个圆形开槽作为制冷剂通道，用于制冷剂的流入与流出。
10.根据权利要求9所述的低温PSP宽温域氧含量变化精确模拟方法，其特征在于，所述控温铜块表面均匀，4个制冷剂通道表面积占据控温铜块横截面积的1/2以上，上部分控温铜块的实心部分厚度满足预设值，热导率不小于350W/m·K。
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| CN202211083590.XA CN116358826A (zh) | 2022-09-06 | 2022-09-06 | 一种低温psp宽温域氧含量变化精确模拟方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117092079A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-11-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种可视化的呼吸机微涡轮氧浓度测量方法 |
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- 2022-09-06 CN CN202211083590.XA patent/CN116358826A/zh active Pending
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