Способ регулирования температуры в термокамере

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к проведению тепловакуумных испытаний космических объектов, и может найти применение в областях техники, где предъявляются повышенные требования к надежности изделий при их эксплуатации. Предлагаемый способ регулирования температуры в термокамере включает в себя регулирование нагревателями температуры на изделии, измерение текущих значений температуры на изделии и сравнение их с допустимыми значениями температуры, при этом испытания проводятся в вакууме, и процесс регулирования температуры осуществляется путем подачи управляющего напряжения на нагреватели, вычисляемого по формуле U_тек=U_пред+k•dU, где U_тек - текущее значение управляющего напряжения нагревателя; U_пред - предыдущее значение управляющего напряжения нагревателя; k - коэффициент, выбирающийся опытным путем в зависимости от положения текущего значения температуры относительно нижнего допуска температуры и относительно верхнего допуска температуры и в зависимости от темпа и направления изменения значений температуры во времени; dU - значение приращения управляющего напряжения. Технический результат - повышение достоверности и снижение трудозатрат проводимых тепловых испытаний.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к проведению тепловакуумных испытаний космических объектов, и может найти применение в областях техники, где предъявляются повышенные требования к надежности изделий при их эксплуатации.

Известен способ регулирования температуры внутри термокамеры (заявка ЕР 0 074 868, МПК⁷ G 05 В 13/02), когда температура нагревателя регулировалась, используя микропроцессорные средства, в соответствии с коэффициентами, полученными экспериментальным путем, как реакция термокамеры на изменение рабочей температуры.

Также известен способ регулирования температуры в термокамере мощностью нагревателей (заявка ЕР 0 024 268, МПК⁷ G 05 D 23/19), где в резервуаре высокого давления расположен датчик температуры, измеряющий температуру в термокамере и формирующий сигнал, который сравнивается с допустимым значением температуры. С помощью микропроцессора регулируется мощность нагревателя, чтобы обеспечить подачу требуемого количества электроэнергии на нагреватель и соответственно отрегулировать и поддержать температуру в камере.

Эти способы приняты заявителем за аналог и прототип соответственно. Недостатком аналога и прототипа является то, что тепловые испытания проводятся не в вакууме и регулирование температуры на всей поверхности изделия производится неравномерно, что для тепловакуумных испытаний космических объектов недопустимо, так как в вакууме теплообмен происходит по материалу изделия, а не по атмосфере, поэтому необходимо регулировать и контролировать температуру на всей поверхности изделия, используя необходимое количество независимых нагревателей.

Задачей изобретения является повышение достоверности и снижение трудозатрат проводимых тепловых испытаний в термокамере.

Техническим результатом использования предлагаемого способа регулирования температуры в термокамере является достижение равномерного поддержания температуры на всей поверхности изделия и равномерного перехода к другим температурным режимам на разных поверхностях изделия, используя автоматическое, независимое, плавное регулирование напряжения нагревателей, корректируя тем самым взаимовлияние перетекания температуры из разных мест по материалу изделия, что свойственно тепловым испытаниям, проводимым в вакууме.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ регулирования температуры в термокамере включает в себя регулирование нагревателями температуры на изделии, измерение текущих значений температуры на изделии и сравнение их с допустимыми значениями температуры, при этом испытания проводятся в вакууме, и процесс регулирования температуры осуществляется следующим образом: измеренное значение температуры Т1 в момент времени t1, сравнивают со значением температуры Т2, измеренное по истечении заданной временной задержки; вычисляют разницу значений температур T1 и Т2 и определяют темп и направление изменения значения температуры; определяют положение текущей температуры относительно: - интервала роста температуры до нижнего допуска температуры, - интервала внутри нижнего и верхнего допусков температуры; - интервала выше верхнего допуска температуры, подают управляющее напряжение на нагреватели, вычисляемое по формуле: U_тек=U_пред+k•dU, где U_тек - текущее значение управляющего напряжения нагревателя; U_пред - предыдущее значение управляющего напряжения нагревателя; k - коэффициент, выбирающийся опытным путем в зависимости от положения текущего значения температуры относительно интервала до нижнего допуска температуры, интервала внутри нижнего и верхнего допусков температуры и интервала выше верхнего допуска температуры, от изменения температуры во времени; dU - значение приращения управляющего напряжения; и формируют плавную выдачу напряжения на нагреватели, защищая их от перегрева.

Предлагаемый способ реализуется по следующей схеме:
- размещают в термокамеру изделие с наклеенными датчиками температур;
- устанавливают нагреватели вокруг изделия;
- вакуумируют камеру и захолаживают азотом стенки холодильника;
- запускают систему измерения, построенную на контроллере с преобразователями температур и с загруженной в память программой для приема и осреднения значений температур с датчиков, и систему управления, построенную на контроллере с преобразователями управляющего напряжения и с загруженной в память программой автоматического и ручного регулирования управляющего напряжения;
- запускают программу контроля процесса испытаний, ввода исходных параметров и сохранения данных об испытаниях на рабочей станции оператора ЭВМ;
- включают регуляторы напряжения нагревателей, значение выходного напряжения, поступающего на нагреватели, зависит от входного управляющего напряжения U_тек контроллера;
- оператор ЭВМ с помощью программы контроля и визуализации процесса испытаний вводит исходные параметры управления: верхнюю границу допуска температуры, нижнюю границу допуска температуры, задавая тем самым интервал температурного режима испытаний изделия, приращение управляющего напряжения, время задержки пересчета алгоритма, начальное значение управляющего напряжения (ручное управление), и посылает сигнал "автоматика включена", активизируя программу контроллера, которая автоматически регулирует управляющее напряжение нагревателей по формуле
U_тек=U_пред+k•dU,
осуществляя выход и поддержание температурного режима на изделии в термокамере.

Формула изобретения

Способ регулирования температуры в термокамере включает в себя измерение текущих значений температуры на объекте испытаний, сравнение их с допустимыми значениями температуры и регулирование нагревателями температуры на объекте испытаний, отличающийся тем, что нагрев объекта испытаний проводят в вакууме, измеряют текущее значение температуры Т1, по истечении заданной временной задержки измеряют текущее значение температуры Т2, вычисляют разницу значений температур Т1 и Т2 и определяют темп и направление изменения значений температуры, определяют положение текущей температуры относительно нижнего допуска температуры и относительно верхнего допуска температуры, вычисляют значение управляющего напряжения нагревателей по формуле
U_тек= U_пред+k•dU,
где U_тек - текущее значение управляющего напряжения нагревателя;
U_пред - предыдущее значение управляющего напряжения нагревателя;
k - коэффициент, выбирающийся опытным путем в зависимости от положения текущего значения температуры относительно нижнего допуска температуры и относительно верхнего допуска температуры и в зависимости от темпа и направления изменения значений температуры во времени;
dU - значение приращения управляющего напряжения.