工藝高溫高速測控技術(shù)研究.pdf

1、溫度是生產(chǎn)過程和科學實驗中非常普遍而又十分重要的物理參數(shù)。在眾多工業(yè)生產(chǎn)過程中,為了高效地進行生產(chǎn),通常要對溫度等主要參數(shù)進行有效的測量和控制,它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)的成本。
　　本論文是針對實際科研項目進行研究的課題。該項目是采用高頻電焊機對小型工件進行快速焊接。經(jīng)分析,該項目有以下特點與要求:加工時間只有幾秒鐘,故溫度的測量與控制必須是在ms級的高速下完成;加工溫度在700oC左右,屬于高溫測量與控制范圍,應(yīng)選用非接觸式

2、測溫方法;在加工中主要確保并維持工藝要求的溫度,控制溫差只在一定的范圍內(nèi)變化,而不必測量工件的實際溫度,故系統(tǒng)目的是對工藝溫度進行測控;由于高頻焊機本身不大,所設(shè)計的溫控裝置必須結(jié)構(gòu)小巧,便于嵌在高頻焊機上。
　　針對項目要求,本文研究了溫度測量和控制的發(fā)展現(xiàn)狀,對比分析了幾種常見的溫度測量和控制技術(shù);對輻射測溫的理論基礎(chǔ)、工作原理和基本方法進行了深入研究,并設(shè)計了一套響應(yīng)速度較快的光電傳感器,為系統(tǒng)高速采集數(shù)據(jù)提供了保障;論文對

3、模糊控制技術(shù)的數(shù)學理論基礎(chǔ)、控制原理及特點進行了重點研究,并將其運用到PID控制器中,達到了良好的控制效果。提出了系統(tǒng)的設(shè)計方案,并對方案進行了論證,詳細介紹了實現(xiàn)方案的過程;最后對系統(tǒng)進行了聯(lián)調(diào)測試并對測試結(jié)果進行了分析。
　　本文設(shè)計的系統(tǒng)具有以下特色:在測溫電路中使用自行設(shè)計的光電傳感器,它可在ms級時間內(nèi)快速響應(yīng)溫度的變化;按智能儀器的設(shè)計方案采用單片機對系統(tǒng)進行實時測控;在電路設(shè)計中選用了高速度(采樣速率小于9μS)高精

4、度(12位)的A/D轉(zhuǎn)換器,不僅使得硬件電路結(jié)構(gòu)小巧,而且保證了數(shù)據(jù)采集的高速和準確;控溫部分采用了模糊控制和PID控制相結(jié)合的方案,揚長避短,既具有模糊控制靈活與適應(yīng)性強的優(yōu)點,又具有PID控制精度高的特點,獲得了良好的控制性能。
　　論文的技術(shù)成果經(jīng)工廠進行產(chǎn)品化工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計后,已與高頻焊機配套生產(chǎn)。在實際應(yīng)用中,系統(tǒng)響應(yīng)速度達到毫秒級,測溫范圍從三百多度到一千多度,控溫的精度達到±14oC,對700oC的加工溫度,其相對誤差