[發明專利]一種低溫樣品臺的控制系統及方法

在審

• 申請號: 201910267981.9
• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號: CN110096079A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 郭盤林
• 申請（專利權）人: 郭盤林
• 主分類號: G05D23/30
• 分類號: G05D23/30
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

1.一種低溫樣品臺的控制系統，其特征在于，具體包括：

溫度采集模塊，用于檢測低溫樣品臺的實時溫度并輸出；

控制模塊，連接所述溫度采集模塊，所述控制模塊包括：

存儲單元，用于保存預先設置的目標溫度；

判斷單元，連接所述存儲單元，用于將所述目標溫度分別與室溫和液氮溫度進行對比，并輸出相應的判斷結果；

第一控制單元，連接所述判斷單元，用于根據所述判斷結果，在所述目標溫度等于所述液氮溫度時生成相應的第一控制指令；所述第一控制指令中包括根據所述實時溫度與所述目標溫度的差值生成的一第一控制參數；

第二控制單元，連接所述判斷單元，用于根據所述判斷結果，在所述目標溫度高于所述室溫時生成相應的第二控制指令；所述第二控制指令中包括根據所述實時溫度與所述目標溫度的差值生成的一第二控制參數；

第三控制單元，連接所述判斷單元，用于根據所述判斷結果，在所述目標溫度不低于所述液氮溫度且不高于所述室溫時生成相應的第三控制指令；所述第三控制指令中包括根據所述實時溫度與所述目標溫度的差值生成的一第三控制參數和一第四控制參數；

制冷模塊，連接所述控制模塊，用于根據所述第一控制指令，并按照所述第一控制參數中規定的流量向所述低溫樣品臺輸送冷氮氣以使所述低溫樣品臺達到所述目標溫度；

加熱模塊，連接所述控制模塊，用于根據所述第二控制指令，并按照所述第二控制參數中規定的加熱功率將所述低溫樣品臺進行加熱以使所述低溫樣品臺達到所述目標溫度；

所述制冷模塊還用于根據所述第三控制指令，并按照所述第三控制參數中規定的流量向所述低溫樣品臺輸送冷氮氣；同時

所述加熱模塊還用于根據所述第三控制指令，并按照所述第四控制參數中規定的加熱功率對所述低溫樣品臺進行加熱以使所述低溫樣品臺達到冷熱均衡至所述目標溫度。

2.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于，所述制冷模塊包括：

氮氣存儲裝置，用于保存室溫下的干燥的氮氣；

氣體質量流量計，連接所述氮氣存儲裝置，用于根據所述控制模塊的控制指令控制輸送所述氮氣的流量；

紫銅盤管，浸泡在盛有液體氮的容器中，并且連接所述氣體質量流量計，用于將流經所述紫銅盤管的所述氮氣進行充分冷卻。

3.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于，所述低溫樣品臺由兩根薄壁不銹鋼管支撐，且所述薄壁不銹鋼管的外圍設有三層熱屏，用于防止所述低溫樣品臺與周圍環境進行熱交換。

4.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于，所述低溫樣品臺的底部設置一安裝法蘭，用于對所述低溫樣品臺進行密封以在所述低溫樣品臺的內部形成真空室。

5.根據權利要求4所述的控制系統，其特征在于，所述安裝法蘭上設置有四芯陶瓷電極，用于分別為所述加熱模塊和所述控制模塊提供真空接線。

6.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于，所述第四控制參數采用PID的方式生成。

7.一種低溫樣品臺的控制方法，其特征在于，應用于如權利要求1-6中任意一項所述的低溫樣品臺的控制系統，具體包括以下步驟：

步驟S1，所述控制系統檢測低溫樣品臺的實時溫度并輸出；

步驟S2，所述控制系統將預先設置的目標溫度分別與室溫和液氮溫度進行對比：

若所述目標溫度等于所述液氮溫度，則所述控制系統生成相應的第一控制指令；所述第一控制指令中包括根據所述實時溫度與所述目標溫度的差值生成的一第一控制參數，隨后轉向步驟S3；

若所述目標溫度高于所述室溫，則所述控制系統生成相應的第二控制指令；所述第二控制指令中包括根據所述實時溫度與所述目標溫度的差值生成的一第二控制參數，隨后轉向步驟S4；

若所述目標溫度不低于所述液氮溫度且不高于所述室溫，則所述控制系統生成相應的第三控制指令；所述第三控制指令中包括根據所述實時溫度與所述目標溫度的差值生成的一第三控制參數和一第四控制參數，隨后轉向步驟S5；

步驟S3，所述控制系統根據所述第一控制指令，并按照所述第一控制參數中規定的流量向所述低溫樣品臺輸送冷氮氣以使所述低溫樣品臺達到所述目標溫度；

步驟S4，所述控制系統根據所述第二控制指令，并按照所述第二控制參數中規定的加熱功率對所述低溫樣品臺進行加熱以使所述低溫樣品臺達到所述目標溫度；

步驟S5，所述控制系統根據所述第三控制指令，并按照所述第三控制參數中規定的流量向所述低溫樣品臺輸送冷氮氣的同時，按照所述第四控制參數中規定的加熱功率對所述低溫樣品臺進行加熱以使所述低溫樣品臺達到冷熱均衡至所述目標溫度。