[發明專利]用于光譜儀光學系統恒溫的控制系統及方法

有效

• 申請號: 201610347331.1
• 申請日: 2016-05-24
• 公開（公告）號: CN105867472B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 王先國;李太福;姚立忠;唐德東;田應甫;楊永龍;孫小媛;李清玲;張恒健
• 申請（專利權）人: 重慶科瑞分析儀器有限公司;重慶科技學院
• 主分類號: G05D23/30
• 分類號: G05D23/30
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙)50223
• 代理人: 王玉芝

技術領域

本發明涉及原子發射光譜檢測儀器技術領域，更為具體地，涉及一種用于光譜儀光學系統恒溫的控制系統及方法。

背景技術

原子發射光譜儀的光學系統是光譜儀的核心系統，光學系統工作的穩定性直接影響儀器的穩定性及重現性，在影響光學系統穩定性的因素中，溫度是最重要的因素之一，因此，光學系統的溫度控制必須恒定，溫度波動越小，波長漂移越小，光譜儀的穩定性更好。

目前，國內報道的原子發射光譜儀光學系統的恒溫控制，常采用的控制方法是間隔加熱法，即溫度到了設定值，停止加熱，溫度下降到一定范圍后，再啟動加熱，這樣循環控制。后期發展為DIP算法控制，也就是逐次逼近，即溫度要到達設定溫度值時，減小加熱電流，緩慢加熱，到達設定值后，停止加熱，當溫度降下后，再啟動加熱，采用DIP算法，盡管溫度波動減小了，但還是存在溫差變化。因此，利用間隔加熱法，溫度波動會造成光譜儀波長漂移，導致光譜儀穩定性及重現性差。

因此，為了解決上述問題，本發明提供了一種用于光譜儀光學系統恒溫的控制系統及方法。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的是提供一種用于光譜儀光學系統恒溫的控制系統及方法，解決光譜儀光學系統溫差變化大的問題，保證光譜儀光學系統溫度波動盡可能小，實現高精度控制。

本發明提供一種用于光譜儀光學系統恒溫的控制系統，包括加熱單元、測溫傳感器和控制單元，其中，所述控制單元包括脈沖發生器、放大電路、電壓比較器、驅動電路和MOS場效應晶體管；

所述加熱單元，用于采用脈沖電流對光譜儀光學系統進行加熱；

所述測溫傳感器，用于采集所述加熱單元的溫度信號加載到所述控制單元；

所述脈沖發生器，用于產生正弦正半波脈沖；

所述放大電路，用于對所述測溫傳感器采集的溫度信號進行放大處理，并且設定溫度；

所述電壓比較器，用于對所述脈沖發生器產生的脈沖信號與所述放大電路輸出的電壓信號進行比較，并將比較后形成的所述脈沖信號加載到所述驅動電路上；

所述驅動電路，用于將比較后形成的所述脈沖信號放大后推動所述MOS場效應晶體管，給所述加熱單元送電。

此外，優選的方案是，所述脈沖發生器產生的正弦正半波脈沖的頻率、脈寬和幅值為固定值。

此外，優選的方案是，在所述脈沖發生器產生的脈沖信號與所述放大電路輸出的電壓信號進行比較的過程中，比較后形成的所述脈沖信號的脈沖寬度隨所述溫度信號的改變而改變。

此外，優選的方案是，所述放大電路的設定的溫度范圍為0～50℃。

本發明還提供一種用于光譜儀光學系統恒溫的控制方法，采用上述用于光譜儀光學系統恒溫的控制系統對光譜儀光學系統進行恒溫控制，其方法如下：

測溫傳感器從加熱單元采集到的溫度信號加載到控制單元，并對所述控制單元產生的固定頻率的正弦正半波上進行斬波；

當所述測溫傳感器采集到的溫度遠小于設定的溫度值時，斬波后得到的脈沖信號的脈沖寬度寬，將此斬波后的脈沖信號加載到驅動電路上，所述驅動電路驅動MOS場效應晶體管，所述MOS場效應晶體管在一個加熱周期中導通時間長；

當所述測溫傳感器采集到的溫度接近于設定的溫度值時，斬波后得到的脈沖信號的脈沖寬度窄，將此時斬波后的脈沖信號加載到驅動電路上，所述驅動電路驅動MOS場效應晶體管，所述MOS場效應晶體管在一個加熱周期中導通時間短；

光學系統損失的熱量與加熱補充的熱量相同，光學系統溫度保持恒定。

從上面的技術方案可知，本發明提供的用于光譜儀光學系統恒溫的控制系統及方法，對光譜儀光學系統恒溫控制，能保證光譜儀光學系統溫度波動較小，溫度波動﹤0.01℃，實現高精度控制，光譜儀波長漂移較小，光譜分析數據穩定，儀器重現性好。

為了實現上述以及相關目的，本發明的一個或多個方面包括后面將詳細說明并在權利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細說明了本發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明的原理的各種方式中的一些方式。此外，本發明旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。

附圖說明

通過參考以下結合附圖的說明及權利要求書的內容，并且隨著對本發明的更全面理解，本發明的其它目的及結果將更加明白及易于理解。在附圖中：

圖1為根據本發明實施例的用于光譜儀光學系統恒溫的控制系統結構示意圖；

圖2為根據本發明實施例的斬波示意圖；