基于模糊控制的光子辐射制冷功率测量系统

依据热平衡原理设计了以单片机为控制核心,DS18B20数字温度传感器和铂电阻PT100为检温元件,正温度系数（PTC）效应加热器为执行元件的温控及制冷功率测量系统。通过模糊PID(Proportional Integral Derivative)控制算法输出不同占空比的脉宽调制波,控制辐射冷却材料温度和环境温度保持一致性,同时利用3D打印工艺完成装置的搭建,最终测算出辐射制冷功率。实验结果表明,系统测量计算的辐射制冷功率与理论预测值接近,该系统可以有效满足多种辐射冷却材料的测量。     

基于LPC2132的多通道温度控制器设计

针对众多工业设备需要同步控制数量较多加热设备的需求,给出了一种基于ARM处理器的多通道温度控制器设计方案。各通道温度传感器信号经由模拟选择开关分时选用后送至仪表运放AD620放大,再由AD芯片AD7705转换成数字信号后传送给ARM处理器LPC2132进行处理转换成实际温度。结合期望的目标温度,利用积分分离PID算法计算输出控制量并以PWM方式驱动固态继电器调节加热器件在控制周期内通电时间的占空比。实验结果表明温度控制器的测温一致性和温控性能均能得到有效提升。     

双弹光调制广义偏振测量的数字锁相数据处理研究

针对高精度、快速实时的偏振测量需求,提出了一种双弹光差频调制的偏振参量测量方法。对偏振测量原理进行了详细分析,针对双弹光调制器工作控制及信号解调需求,设计了基于数字可编程逻辑门阵列(FPGA)的多通道数字锁相数据处理方案。FPGA提供一定频率占空比的脉冲宽度调制波(PWM),经高压谐振电路输出正弦高压驱动弹光调制器工作,与此同时,探测器探测到的调制光信号经模数转换器(ADC)采集后进入FPGA中。FPGA提供本地参考信号完成多个频率信号的同时解调,进而单次测量便可得到4个斯托克斯分量。搭建了实验系统进行了实验验证,利用旋转1/4波片法建立了偏振产生装置,实现了对线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光的测量。实验结果表明,系统测量的相对误差小于0.8%,重复性标准差小于0.2%,单次测量时间小于200ms,实现了高精度、重复性好、实时的偏振测量。     

基于纳米磁珠放大的高灵敏度纳米光纤生化传感器

为满足临床诊断对生化传感器灵敏度和特异性的要求,研究了纳米磁珠对纳米光纤光传输特性的影响,以及纳米磁珠作为标记物同时完成目标待测物提纯和高灵敏度检测的可能性。详细介绍了锥形纳米光纤传感器的制备过程、表面处理方法和纳米磁珠的处理方法,设计实验检测到了直径200~300nm的单个纳米磁珠,验证了纳米磁珠的强信号放大作用,并通过实验验证了磁珠同时用作分离提纯和灵敏度增强的方案在纳米光纤传感器上的可行性。     

电子回旋共振加热系统中全固态阳极高压电源硬件电路设计

介绍了电子回旋共振加热(ECRH)系统中全固态阳极高压电源的硬件设计方法。阳极电源采用高频PWM和PSM控制技术相结合的方法。前级使用SG3525来控制IGBT完成高频逆变,后级由59个模块串接输出而成,通过反馈第一级模块输出电压,实现每个模块输出电压的基本稳定;后级输出电压通过DSP控制PSM模块的通断个数以及第59个模块BUCK电路的占空比,实现输出电压的叠加输出,让输出电压能在35k V内全范围调节,输出电流最大为200m A,调制频率达1k Hz以上。输出波形有3种工作模式,波形前沿时间能在3ms内调节。经过在假负载及ECRH实验平台上的测试,电源性能稳定,证明该硬件设计方法可行。     

功率型白光LED的非线性混合调光方法

分析脉冲宽度调制(PWM)双通道输出白光LED的混合调光方法,建立PWM与混合光源输出的光通量和色温之间变化关系的非线性数学模型。基于Zig Bee无线通信模块CC2530作为双路PWM输出,控制以SN3350为核心的LED恒流驱动电源,完成占空比可调的暖白和冷白两路白光LED的色温和光通量混合调光控制系统设计,并通过高精度快速光谱辐射计HAAS-2000测试系统进行测试。实验结果表明,双路PWM能够较好地实现对LED色温和光通量的输出大小进行控制,混合光源相关色温在3 250~15 000 K范围内连续可调。理论计算与系统控制的光通量和色温存在的相对误差分别小于1.70%和8.50%。     

HL-2M 真空室保温层设计及安装

基于 HL-2M 真空室烘烤保温要求，通过有限元分析和原型件实验确定采用陶瓷纤维与纳米级微孔材 料组合作为 HL-2M 真空室保温材料。在 30℃时，保温层的导热系数小于 0.027W⋅m⁻¹·℃⁻¹；300℃时，导热系数 小于 0.038W⋅m⁻¹·℃⁻¹。在保温层厚度 25mm、热面温度 300℃且达到稳态时，冷面可控制在 85℃以下，线圈侧的 温度低于 60℃，整体热损失小于 12kW，满足 HL-2M 真空室烘烤需求。      

基于超声波飞行时间的温度测量系统实验研究

超声波测量技术具有速度快、成本低、测量范围广等优点,广泛应用于多种工业领域。为满足工业中对温度测量的需求,本文提出了超声波温度测量系统。本系统基于超声波的传播速度与环境温度的关系,以STC12单片机作为系统硬件电路控制核心,采用幅度和相位调制的矩形波作为发射波,实现在恒温箱空气介质中固定距离下的超声波飞行时间的测量,以此确定介质的平均温度。测量数据由单片机传输到上位机进行处理和显示,并与恒温箱热电偶测得的温度对照,验证实验结果。实验结果证明本系统可以准确测量温度,温度范围约在35℃—90℃。     

基于铰链式六面顶压机的二级6-8模超高压大腔体内置加热元件的设计与温度标定

 首次报道了一种新型的基于铰链式六面顶压机的二级6-8模大腔体静高压装置的内置加热元件的设计与温度标定。此加热组装结构简单,升温快,保温效果好,并有效地解决了国外基于两面顶压机构架下的二级6-8模内加热组装中热电偶在施加压力时易断的问题。以低成本的碳管为加热元件,采用直接和间接两种加热方式,用双铂铑（Pt6%Rh-Pt30%Rt）B型热电偶进行温度测量,并根据实验过程中加热功率与腔内实际温度的关系,对不同压力下腔体内的温度进行了标定。实验结果表明：此加热系统的油压达到40 MPa（腔体压力约10 GPa）时,温度可以达到1 700 ℃以上;在油压为30 MPa、样品室温度为1 000 ℃时,保温时间可达2 h,甚至更长;实验中获得样品的直径可达3 mm,高度可达7 mm,实现了在高温超高压条件下大样品的制备,满足了实验对产生高温超高压条件的需要。     

HL-2M装置低混杂波电流驱动系统高精度数字温度测量仪的研制

为HL-2M低混杂波电流驱动系统研制了16路J型数字校准热电偶测温仪,可实现16通道温度测量,测温范围为0~250°C,测量范围内误差绝对值小于1°C,具有本地高清液晶显示温度值和电脑远程温度采集功能。该测温仪已成功用于HL-2M低混杂波加热系统的调试实验,对不同输出功率条件下高功率速调管输出腔温度进行了测量,保证了速调管运行的安全性。