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CN111659475B - 用于试验箱体上红外视窗防凝露的自动控制系统及方法 - Google Patents

用于试验箱体上红外视窗防凝露的自动控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种用于试验箱体上红外视窗防凝露的自动控制系统，包括加热单元、检测单元及控制单元；加热单元包括导热筒及电加热结构；导热筒装配于红外视窗的内侧，其内腔连通至透光体的内侧表面；电加热结构贴合并加热导热筒的筒壁，进而加热透光体；检测单元包括多个温度传感器，分别实时检测箱体外温度、箱体内温度以及透光体的表面温度；加热单元的电加热结构以及各温度传感器均与控制单元电性连接。本发明通过多个温度传感器分别且实时地对箱体外温度、箱体内温度以及透光体的表面温度进行检测，并根据三者反馈的温度信号通过电加热结构对导热筒进行加热，从而实现对透光体表面温度的实时、精确控制，有效解决了红外透光体的凝露、结霜现象。

Description

用于试验箱体上红外视窗防凝露的自动控制系统及方法
技术领域
本发明涉及环境试验设备领域，具体涉及一种用于多综合试验箱体上红外视窗防凝露的自动控制系统及方法。
背景技术
多综合环境试验是指振动、温度、湿度和气压等多种环境中的至少两种环 境组合形成试验环境。多综合环境试验系统是在有效的空间范围内模拟出自然环境（如振动、温度、湿度和气压），然后检测被试件的各项性能指标。多综合环境试验系统被广泛的应用于航空航天产品、信息电子仪器仪表、材料、电工、各种电子元器件等相关领域。
多综合环境试验系统包括振动、温度、湿度、压力等多个部分，如三综合环境试验系统的试验环境常为振动、温度、湿度组合，这些试验环境组合施加到被试件上，完成被试件的相关评估。其中，当进行温度、湿度、振动试验时，试件需要通过红外热成像仪进行热成像，红外光线需通过红外玻璃方可检测到试件，所以需要在试验箱体上安装红外玻璃且保证玻璃无结霜及水滴，否则将影响红外热成像的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于试验箱体上红外视窗防凝露的自动控制系统及方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于试验箱体上红外视窗防凝露的自动控制系统，包括加热单元、检测单元及控制单元；
所述加热单元包括导热筒以及电加热结构；所述导热筒装配于试验箱体中红外视窗的内侧，导热筒的内腔连通至红外视窗中透光体的内侧表面；所述电加热结构贴合于导热筒的筒壁，通过加热导热筒的筒壁实现对导热筒内腔的加热，进而加热红外视窗的透光体；
所述检测单元包括多个温度传感器，第一温度传感器设于试验箱体的外部，用于实时检测箱体外温度；第二温度传感器设于试验箱体的内部，用于实时检测箱体内温度；第三温度传感器对应所述红外视窗的透光体设置，用于实时检测透光体的表面温度；
所述加热单元的电加热结构、所述检测单元的第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器均与所述控制单元电性连接。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1．上述方案中，所述控制单元包括电脑、人机界面以及PLC控制模块；其中，所述人机界面、所述PLC控制模块均电性连接所述电脑；所述电加热结构电性连接所述PLC控制模块。
2．上述方案中，所述电加热结构为电热丝，该电热丝贴合于所述导热筒的外侧筒壁。
3．上述方案中，所述导热筒的内端伸入试验箱体的内部，构成导热筒的内端凸出于箱体内侧面。
4．上述方案中，所述透光体为锗晶体玻璃。
为达到上述目的，本发明采用的另一技术方案是：
一种用于试验箱体上红外视窗防凝露的自动控制方法，用于配合自动控制系统对红外视窗的透光体进行温度控制；
所述自动控制方法包括：
步骤一、开启试验设备；
步骤二、第一温度传感器检测试验箱体外温度，并生成一第一温度信号反馈至控制单元；第二温度传感器检测试验箱体内温度，并生成一第二温度信号反馈至控制单元；第三温度传感器检测透光体的表面温度，并生成一第三温度信号反馈至控制单元；
步骤三、所述控制单元接收第一温度信号、第二温度信号、第三温度信号，并对三者进行比较；
步骤四、若所述第二温度信号对应的温度值大于100℃，则控制单元控制电加热结构对导热筒进行加热，直至所述第三温度信号对应的温度值大于或等于100℃；
若所述第一温度信号对应的温度值小于所述第二温度信号对应的温度值，且所述第二温度信号对应的温度值小于100℃，则控制单元控制电加热结构对导热筒进行加热，直至所述第三温度信号对应的温度值大于所述第二温度信号对应的温度值；
若所述第二温度信号对应的温度值小于所述第一温度信号对应的温度值，则控制单元控制电加热结构对导热筒进行加热，直至所述第三温度信号对应的温度值大于所述第一温度信号对应的温度值。
本发明的工作原理及优点如下：
本发明一种用于试验箱体上红外视窗防凝露的自动控制系统，包括加热单元、检测单元及控制单元；加热单元包括导热筒及电加热结构；导热筒装配于红外视窗的内侧，其内腔连通至透光体的内侧表面；电加热结构贴合并加热导热筒的筒壁，进而加热透光体；检测单元包括多个温度传感器，分别实时检测箱体外温度、箱体内温度以及透光体的表面温度；加热单元的电加热结构以及各温度传感器均与控制单元电性连接。
相比现有技术而言，本发明通过多个温度传感器分别且实时地对箱体外温度、箱体内温度以及透光体的表面温度进行检测，并根据三者反馈的温度信号通过电加热结构对导热筒进行加热，从而实现对透光体表面温度的实时、精确控制，有效解决了红外透光体的凝露、结霜现象，保证了综合试验的长时间、可靠实施，且能够灵活准确地应对箱内、外温度变化带来的影响。
附图说明
附图1为本发明实施例试验箱体的示意图；
附图2为图1中A-A向剖面示意图；
附图3为本发明实施例自动控制系统的原理框图；
附图4为本发明实施例自动控制方法的流程框图。
以上附图中：1．导热筒；2．电加热结构；3．试验箱体；4．红外视窗；5．导热筒的内腔；6．透光体。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。
本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。
关于本文中所使用的“连接”或“定位”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案描述上额外的引导。
参见附图1~3所示，一种用于试验箱体上红外视窗防凝露的自动控制系统，包括加热单元、检测单元及控制单元。
所述加热单元包括导热筒1以及电加热结构2；所述导热筒1装配于试验箱体3中红外视窗4的内侧，导热筒1的内腔5连通至红外视窗4中透光体6的内侧表面；所述电加热结构2贴合于导热筒1的筒壁，通过加热导热筒1的筒壁实现对导热筒1内腔5的加热，进而加热红外视窗4的透光体6，该透光体6优选锗晶体玻璃。
优选的，所述电加热结构2为电热丝，该电热丝贴合于所述导热筒1的外侧筒壁。除电热丝而外，也可以是其它类似功能的电加热结构2。
所述检测单元包括多个温度传感器（图中未绘出），第一温度传感器设于试验箱体3的外部，用于实时检测箱体3外温度；第二温度传感器设于试验箱体3的内部，用于实时检测箱体3内温度；第三温度传感器对应所述红外视窗4的透光体6设置，用于实时检测透光体6的表面温度。
所述加热单元的电加热结构2、所述检测单元的第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器均与所述控制单元电性连接，从而构成一闭环控制系统。
优选的，所述导热筒1为不锈钢材质，可避免水汽导致导热筒1生锈。
优选的，所述导热筒1的内端伸入所述箱体3的内部，构成导热筒1的内端凸出于箱体3内侧面。
通过将导热筒1的内端伸入箱体3的内部一定深度，可带来以下技术效果：
一、导热筒1具有足够的长度以通过电加热结构2的加热产生足够多的热量；
二、可避免箱体3内部的循环风进入导热筒1的内腔5，对内腔5造成降温影响。
其中，所述控制单元可包括电脑（上位机）、人机界面以及PLC控制模块；其中，所述人机界面、所述PLC控制模块均电性连接所述电脑；所述电加热结构2电性连接所述PLC控制模块。该控制单元的具体选择或实施形式可根据本领域技术人员的需求灵活调整，由于并非本案发明点，故此处不做赘述。
如图4所示，本发明还包括一种用于试验箱体上红外视窗防凝露的自动控制方法，用于配合自动控制系统对红外视窗的透光体进行温度控制；
所述自动控制方法包括：
步骤一、开启试验设备；
步骤二、第一温度传感器检测试验箱体外环境温度，并生成一第一温度信号反馈至控制单元；第二温度传感器检测试验箱体内温度，并生成一第二温度信号反馈至控制单元；第三温度传感器检测透光体的表面温度，并生成一第三温度信号反馈至控制单元；
步骤三、所述控制单元接收第一温度信号、第二温度信号、第三温度信号，并对三者进行比较；
步骤四、若所述第二温度信号对应的温度值大于100℃，则控制单元控制电加热结构对导热筒进行加热，直至所述第三温度信号对应的温度值大于或等于100℃，并通过闭环的自动控制系统对该温度进行保持，进而避免透光体表面凝露。
若所述第一温度信号对应的温度值小于所述第二温度信号对应的温度值，且所述第二温度信号对应的温度值小于100℃，则控制单元控制电加热结构对导热筒进行加热，直至所述第三温度信号对应的温度值大于所述第二温度信号对应的温度值，并通过闭环的自动控制系统对该温度进行保持，进而避免透光体表面凝露。
若所述第二温度信号对应的温度值小于所述第一温度信号对应的温度值，则控制单元控制电加热结构对导热筒进行加热，直至所述第三温度信号对应的温度值大于所述第一温度信号对应的温度值，并通过闭环的自动控制系统对该温度进行保持，进而避免透光体表面结霜。
具体的分析及比对方法为现有技术，由于并非本案发明点，故此处不做赘述。
相比现有技术而言，本发明通过多个温度传感器分别且实时地对箱体外温度、箱体内温度以及透光体的表面温度进行检测，并根据三者反馈的温度信号通过电加热结构对导热筒进行加热，从而实现对透光体表面温度的实时、精确控制，有效解决了红外透光体的凝露、结霜现象，保证了综合试验的长时间、可靠实施，且能够灵活准确地应对箱内、外温度变化带来的影响。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于试验箱体上红外视窗防凝露的自动控制系统，其特征在于：
包括加热单元、检测单元及控制单元；
所述加热单元包括导热筒以及电加热结构；所述导热筒装配于试验箱体中红外视窗的内侧，导热筒的内腔连通至红外视窗中透光体的内侧表面；所述电加热结构贴合于导热筒的筒壁，通过加热导热筒的筒壁实现对导热筒内腔的加热，进而加热红外视窗的透光体；
所述检测单元包括多个温度传感器，第一温度传感器设于试验箱体的外部，用于实时检测箱体外温度；第二温度传感器设于试验箱体的内部，用于实时检测箱体内温度；第三温度传感器对应所述红外视窗的透光体设置，用于实时检测透光体的表面温度；
所述加热单元的电加热结构、所述检测单元的第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器均与所述控制单元电性连接；
所述自动控制系统对红外视窗的透光体进行温度控制的自动控制方法包括：
步骤一、开启试验设备；
步骤二、第一温度传感器检测试验箱体外温度，并生成一第一温度信号反馈至控制单元；第二温度传感器检测试验箱体内温度，并生成一第二温度信号反馈至控制单元；第三温度传感器检测透光体的表面温度，并生成一第三温度信号反馈至控制单元；
步骤三、所述控制单元接收第一温度信号、第二温度信号、第三温度信号，并对三者进行比较；
步骤四、若所述第二温度信号对应的温度值大于100℃，则控制单元控制电加热结构对导热筒进行加热，直至所述第三温度信号对应的温度值大于或等于100℃；
若所述第一温度信号对应的温度值小于所述第二温度信号对应的温度值，且所述第二温度信号对应的温度值小于100℃，则控制单元控制电加热结构对导热筒进行加热，直至所述第三温度信号对应的温度值大于所述第二温度信号对应的温度值；
若所述第二温度信号对应的温度值小于所述第一温度信号对应的温度值，则控制单元控制电加热结构对导热筒进行加热，直至所述第三温度信号对应的温度值大于所述第一温度信号对应的温度值。
2.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于：所述控制单元包括电脑、人机界面以及PLC控制模块；其中，所述人机界面、所述PLC控制模块均电性连接所述电脑；所述电加热结构电性连接所述PLC控制模块。
3.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于：所述电加热结构为电热丝，该电热丝贴合于所述导热筒的外侧筒壁。
4.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于：所述导热筒的内端伸入试验箱体的内部，构成导热筒的内端凸出于箱体内侧面。
5.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于：所述透光体为锗晶体玻璃。
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