溫度控制精度的技術架構
溫度控制精度的實現依托 “感知 - 計算 - 執行” 三位一體的閉環系統:
感知層:采用鉑電阻(PT1000)作為核心溫度傳感器,其在 - 200℃~600℃范圍內的電阻值與溫度呈線性關系,精度達 ±0.1℃。傳感器安裝于試驗箱工作室幾何中心,通過多點分布式布置(通常 3~5 個)消除溫度梯度干擾,數據采樣頻率高達 10Hz,確保捕捉瞬時溫度波動。
計算層:以 PID(比例 - 積分 - 微分)算法為基礎,結合模糊控制邏輯。當實測溫度與目標曲線偏差<2℃時,啟用 PID 算法抑制超調;偏差>5℃時,切換至模糊控制快速逼近目標值。設備還引入自適應算法,可根據負載熱容量自動調整參數,例如測試大容量電池時會降低初期加熱功率,避免溫度沖過設定值。
執行層:由復疊式制冷系統與高頻加熱模塊組成。制冷端通過雙壓縮機分級工作(-40℃以下啟用低溫級壓縮機),配合電子膨脹閥實現制冷劑流量的無級調節;加熱端采用鎳鉻合金加熱絲,通過 PWM(脈沖寬度調制)技術控制輸出功率,最小調節精度達 1%,確保溫度升降速率平穩。

核心控制原理與抗干擾設計
溫度控制的本質是通過能量動態平衡抵消內外擾動。當設備執行 5℃/min 的升溫指令時,控制系統實時計算目標溫度(初始溫度 + 時間 × 速率),將傳感器反饋值與目標值的差值轉化為加熱功率指令。例如當前溫度 30℃,目標值 32℃(2 分鐘后),系統會根據工作室熱損耗模型(考慮箱壁傳導、試樣吸熱)輸出對應功率,既保證升溫速率又避免超調。

針對溫變過程中的干擾因素,設備采用多重補償機制:
負載補償:通過紅外測溫模塊監測試樣表面溫度,與空氣溫度對比后修正控制參數。測試 PCB 板時,若元件焊點溫度滯后空氣溫度 2℃,系統會自動提升空氣溫度設定值,確保試樣實際溫度符合曲線要求。
環境補償:箱體外置環境溫度傳感器,當實驗室溫度波動>5℃時,自動調整制冷 / 加熱功率的基準值。例如夏季室溫升高會導致制冷效率下降,系統會提前增加壓縮機運行頻率,維持設定的降溫速率。
非線性修正:在 - 60℃~-40℃等制冷效率非線性區間,預設修正系數表。當檢測到溫度響應偏離線性曲線時,調用預存參數補償,確保全溫區速率偏差<±0.5℃/min。
