微通道热压成形温度控制系统研究

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1、微通道热压成形温度控制系统研究工控机0--,IOM!tiJ_mv!‘_____图42温度控制系统结构框图Rg4-2Theblockdiagramoftemveraturecontrolsystem模拟f输入通道配I与设计温度传感器传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，那么可想而知，一切准确的测量和控制都将无法实现。本文被测对象是压头板的温度因此选择温度传感器是对热电堆继而对压头板进行精确温度控制的关键14811491[501工业现场使用的传感器主要有

2、热电偶、热电阻。热电偶是温度测量中使用最广泛的传感器之尸，其测量温区宽，一般在一180-2800℃的温度范围均可使用;测量的准确度和灵敏度度较高，尤其在高温区内，有较高的精度。因此热电偶在一般的测量和控制系统中，常用于中高温区的温度检测[521热电阻传感器主要是利用温度变化时传感器电阻发生变化的原理测量温度，这种温度传感器在常温和较低温区范围内有比热电偶更高的灵敏度，因此常用于该温区(-200-650'C)内的温度测量。热电阻按其制作材料来分，主要有铂电阻、铜电阻和半导体热敏电阻等。本文温度测量范围为。一1500C，因此

3、确定选用热电阻作为测温传感器。在这里对几种不同材料热电阻做一比较。铂电阻:由于铂在氧化性介质或高温中有较好的物理和化学性质的稳定性，因此，利用铂制作的铂电阻温度传感器有较高的精度，它不仅作为工业上的测温元件，也作为复现热力学温标的基准(一200-650'C)内的温度测量，因此在该温区，对于较精密的微通道热压成形温度控制系统研究温度测量常选用铂电阻温度传感器。铜电阻:对于测量精度要求不高的场合，一般采用铜电阻来取代铂电阻测量温度。由于铜较易提纯，价格低廉，因此铜电阻目前也有较广泛的应用。由于铜电阻的化学性质较铂活波，温度稍

4、高铜就容易氧化。因此，铜电阻一般在低温和没有腐蚀性介质的场合使用，工作温区一般为一50-+15000。此外，由于铜的电阻率(Pc=0,017011m2/M)比铂(Pp,=0.09810lmn2/M)小，所以制成电阻时，要求铜丝细，因此导致机械强度降低;铜电阻体积一般也较铂电阻大，因而也有较大的热惯性。热敏电阻:是利用一些金属氧化物(半导体)按一定比例混合压制和烧结而成的固态感温器件，利用其电阻随温度变化而变化的特性来测量温度。热敏电阻的特点是有较高的灵敏度，即电阻随温度变化会有显著的变化，具有体积小、响应快(适合于快速测

5、温)、使用寿命长、价格低等特点。但是，热敏电阻的变化与温度的变化关系呈较强的非线性，这给较宽温区内的标度变化带来一定的困难;热敏电阻之间互换it较差;测温范围一般在一50-+300900本文对于温度控制精度要求较高，要求性能稳定，一致性好，根据以上三种材料热电阻的特点，决定选用铂电阻1531铂电阻温度与电阻的关系:在一200--0℃范围内，铂电阻的电阻值R,与温度:的关系为:R,=Ro[1+At+Bt2+C(t-100)t'](3-1)在0-800℃范围内，民与t的关系为:R,=k[1+At+Bt2](3-2)式中:Rt

6、—温度为t℃时铂电阻的电阻值;Ro一一-0℃时铂电阻的电阻值;A,B,C分别为常数，其数值为:A二3.90802x10-3/℃B=一5.802x10-7/ac2C=一4.27350x10-12/9C0满足上述关系的铂电阻，其温度系数为:a二3.855O0xxl1丁0-’'/0C.电阻值:铂电阻温度传感器的精度与铂丝的纯度有关，通常用电阻比Rioo/R。来衡量铂丝的纯度，其中R1二和Ro分别为铂电阻传感器在100℃和0℃的电阻值。IEC标准规定RtoofRo二1.3850。铂电阻在0℃时的电阻值可分为两种:loofl和10

7、S2，其中优选值为1000.0℃时电阻值为100的铂电阻传感器一般用于600℃以上温度的测量。允许误差:铂电阻按允许偏差〔相对于分度表)可分为A和B两个等级，它们的允许误差分别为士(0.15+0.0021t1)℃和士(0.30+0.0051t1)Ta本文测温对象为压头板，结构尺寸为120x120x10mmo普通Pt100铂电阻热电阻(外面套有恺装结构)尺寸较大且响应慢，一般在数秒以上，这不适合精确控温和实时控制的要求。在此，本文选用德国久茂(JUMO)公司的Pt100薄膜铂电阻。微通道热压成形温度控制系统研究薄膜铂电阻外

8、形结构如图4-3所示。它是通过制版在陶瓷基片上覆盖一层“Z”字形铂膜，再加一层保护玻璃，使镀层免受外界影响。铂膜与贵金属连接线焊接在一起形成电连接。烧结在表面的玻璃层既起隔离作用又可用于缓解应力。这种传感器价位低，但却有极高的性能—尺寸小、响应快、抗冲击性和抗震性极佳。选精度等级为A,型号为PCA1.2003AL的薄