Un metodo di controllo preciso della temperatura e della pressione nella spettrometria a diffusione di Rayleigh-Brillouin

Abstract: Per il dispositivo sperimentale di spettroscopia Rayleigh-Brillouin (RBS), gli utenti hanno proposto di raggiungere un controllo di alta precisione della temperatura e della pressione della camera di misura del gas. Questo articolo presenta un'implementazione specifica, in cui il controllo della temperatura ad alta precisione viene realizzato utilizzando moduli TEC a semiconduttore e una valvola di flusso a controllo proporzionale. Il controllo della pressione adotta un sistema di controllo della pressione sotto vuoto ad alta precisione, che comprende un sensore di pressione ad alta precisione, una valvola di flusso a controllo proporzionale di precisione e un controllore PID di precisione a 24 bit di acquisizione. Questo schema di controllo della temperatura e della pressione è stato ampiamente utilizzato e collaudato.

La valvola di controllo proporzionale della portata introdotta è https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve.htm

1. Requisiti della tecnica
In base ai requisiti del cliente, la temperatura e la pressione nella spettroscopia di Rayleigh-Brillouin scattering (RBS), come mostrato nella Figura 1 (il contenuto dell'area del riquadro rosso) per un controllo preciso, i requisiti specifici sono i seguenti:
(1) L'intervallo di temperatura è 300K~318K; la precisione del controllo della temperatura è di ±0,02K.
(2) L'intervallo di pressione è 30kPa~90kPa (pressione assoluta); la precisione di controllo della pressione è di ±0,1kPa; l'atmosfera è 99,9trogen.

2. Schema di controllo della temperatura
Per il controllo della temperatura ad alta precisione vicino alla temperatura ambiente, si propone di utilizzare la tecnologia di riscaldamento e raffreddamento a semiconduttori illustrata nella Figura 2. I contenuti specifici includono:
(1) Frigorifero riscaldante: Modulo TEC.
(2) Sensore: resistenza al platino o termistore di temperatura.
(3) Regolatore PID: regolatore di temperatura e pressione ad alta precisione a 24 bit.

3. Schema di controllo della pressione
L'intervallo di pressione assoluta richiesto per il funzionamento del dispositivo sperimentale è di 30kPa~90kPa, e la pressione all'interno di questo intervallo deve essere accurata e costante a qualsiasi punto di regolazione. L'utilizzo della valvola di flusso a controllo proporzionale KaoLu è la scelta migliore. Per questo motivo, si propone di implementare il sistema di controllo della pressione del vuoto illustrato nella Figura 2. I dettagli sono i seguenti:

(1) Utilizzando un manometro capacitivo con un campo di 1000torr per la misurazione della pressione, la sua precisione può raggiungere ±0,2%. Per la misurazione è possibile utilizzare anche un sensore di pressione a vuoto con una precisione superiore di ±0,05%.
(2) Il controllore di pressione del vuoto PID ad alta precisione con acquisizione A/D a 24 bit viene utilizzato per adeguarsi all'accuratezza di misura del sensore di pressione del vuoto ad alta precisione e garantire l'accuratezza del controllo.
(3) Installare una valvola di controllo del flusso proporzionale rispettivamente all'ingresso dell'aria e alla porta di scarico della camera d'aria. La valvola di controllo del flusso proporzionale è installata direttamente all'ingresso dell'aria.

https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve/mid-flow-proportional-valve-0-130L-min.html

(4) Durante il processo di controllo, la velocità di pompaggio è garantita come costante dopo l'accensione della pompa del vuoto. Per prima cosa, è necessario impostare la valvola a spillo elettronica di aspirazione dell'aria in modo che la pressione e la portata della porta di aspirazione siano costanti, quindi eseguire l'autotuning dei parametri PID. Infine, è possibile realizzare un controllo preciso della pressione della camera d'aria regolando automaticamente la portata della porta di scarico.