[发明专利]一种圆柱形同轴谐振腔体的加热装置及其温度控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及加热装置领域，具体是一种圆柱形同轴谐振腔体的加热装置及其温度控制方法。

背景技术

对于利用谐振腔法对物料进行湿密度检测过程中，谐振频率的稳定对测试精度至关重要；而由于腔体材料的热膨胀效应，导致谐振腔的尺寸与实验温度、材料的热胀系数相关，因此谐振腔的空腔谐振频率必将由于工作温度与基准温度的不同而变化。所以为了确保测试精度，需要对谐振腔体进行加热并保持温度恒定，并且在加热过程中应避免骤冷骤热保持均匀可控的加热过程。

现有的加热控制电路，通常是利用PWM波的通断动作进行加热过程控制的。单纯采用PWM波进行加热功率的控制时，PWM波高电平时加热电路全功率加热，热量大；PWM波低电平时又完全不加热，控制过程惯性较大，无法连续精确控制加热温度且加热过程无法保持均匀。

因此，为减少工作温度对谐振频率的影响提高测试精度，如何获得可控的均匀加热过程，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容本发明的目的是提供一种圆柱形同轴谐振腔体的加热装置及其温度控制方法，通过连续改变流经MOSFET管漏极和源级的电流来控制加热功率的大小满足可控、均匀的加热过程要求。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

种圆柱形同轴谐振腔体的加热装置，其特征在于：包括有控制单元、温度采集单元、功率加热单元，所述温度采集单元和功率加热单元分别与控制单元连接；

所述温度采集单元设在圆柱形同轴谐振腔体上开槽中，并与圆柱形同轴谐振腔体紧密导热接触；

所述控制单元包括控制电压产生子单元、滤波调整子单元，其中控制电压产生子单元由主控芯片、接入主控芯片的DA转换芯片构成，滤波调整子单元由运算放大器构成的滤波电路、比例积分电路构成，所述温度采集单元输出的信号接入主控芯片，主控芯片根据温度采集单元输出的信号，控制DA转换芯片产生控制电压信号，DA转换芯片产生的控制电压信号接入滤波调整子单元，依次经过滤波调整子单元中滤波电路滤波、比例积分电路比例积分变换后，变换为功率控制电压信号并接入功率加热单元；

所述功率加热单元包括两个功率MOSFET管，两个功率MOSFET管分布于圆柱形同轴谐振腔体顶部和底部，并分别与圆柱形同轴谐振腔体紧密导热接触，两个功率MOSFET管分别接收控制单元中滤波调整子单元输出的功率控制电压信号，由功率控制电压信号控制两个功率MOSFET管感生沟道的宽窄，以调整漏极和源极之间电流的大小，完成对加热功率大小的控制。

所述的一种圆柱形同轴谐振腔体的加热装置，其特征在于：所述温度采集单元采用高精度的数字式感温集成电路，温度采集单元输出通过串行总线接入控制单元中控制电压产生子单元的主控芯片，且温度采集单元通过导热垫设置在圆柱形同轴谐振腔体上开槽中。

所述的一种圆柱形同轴谐振腔体的加热装置，其特征在于：所述滤波调整子单元由运算放大器构成的滤波电路、比例积分电路构成，其中：

滤波放大电路包括运算放大器U1，DA转换芯片产生的控制电压信号依次经过串联的电阻R1、电阻R2接入运算放大器U1的反相输入端，电阻R1与电阻R2之间通过电容C1接地，运算放大器U1的同相输入端接地，运算放大器U1的反相输入端与输出端之间接有电阻R3；

比例积分电路包括运算放大器U2、U3，运算放大器U1的输出端通过电阻R4接入运算放大器U2的反相输入端，运算放大器U1的输出端还通过电阻R5接入运算放大器U3的反相输入端，运算放大器U2的同相输入端接地，运算放大器U2的反相输入端与输出端之间接入电容C2，运算放大器U3的同相输入端接地，运算放大器U3的反相输入端与输出端之间接入电容C3，运算放大器U2的输出端通过电阻R6、运算放大器U3的输出端通过电阻R7分别接入功率加热单元，以向功率加热单元输出两路功率控制电压信号。

所述的一种圆柱形同轴谐振腔体的加热装置，其特征在于：所述功率加热单元包括两个功率MOSFET管T1、T2，两个功率MOSFET管T1、T2分别通过涂抹导热硅脂并上螺钉与圆柱形同轴谐振腔体顶部、底部对应紧密接触，两个功率MOSFET管T1、T2的源极分别接地，漏极分别接入电源VCC，其中一个功率MOSFET管T1的栅极通过电阻R8、源极通过电阻R9分别接入滤波调整子单元中比例积分电路其中一路输出的功率控制电压信号，另一个功率MOSFET管T2的栅极通过电阻R10、源极通过电阻R11分别接入滤波调整子单元中比例积分电路另一路输出的功率控制电压信号。