微波功率量熱計負載及整體結構設計

4.2 量熱計結構的熱力學分析。

量熱計內外銅桶的熱力學結構仿真結果如圖11所示：

圖11 控溫桶熱學仿真圖

該熱力學仿真所處的仿真環境為：銅制外桶表面溫度35攝氏度衡定，由熱力學分布圖可知其內桶內部溫度比較穩定，在熱容傳輸線與非金屬隔熱波導段之間略有溫度損耗，但對整體的溫度穩定性影響并不是很大，所以從仿真結構來看量熱計熱力學結構設計基本符合要求。

4.3 量熱計的控溫技術研究。

在設計中，考慮到自身的控溫要求與環境以及成本，我們確定了采用外層填充泡沫塑料，多層桶結構，外表面控溫的基本方案。并在控溫技術中采用了模糊PID控制技術。

（1）模糊PID控溫技術簡介

在量熱計控溫系統中，我們采用了模糊PID控制系統，控制系統結構如圖12所示：

圖12 控溫系統結構圖

PID溫度控制器的控制規律為：

由于系統中模糊控制器是實施運行的，所以要求解模糊器的計算要相對簡單，不在此處進行討論。

（2）實際控溫實驗結果

控溫數據采集時間設定為10個小時，從初始加熱開始采集，目標控溫溫度為22.000攝氏度，圖13、14為控溫數據圖，由圖可以看出，升溫開始到溫度基本穩定需要5-6個小時，而溫度變化量小于千分之五攝氏度則需要8小時左右，由圖13、14數據，控溫指標基本達標，滿足系統進行進一步定標實驗的要求。

圖13 控溫數據圖（整個控溫過程10小時）

圖14 控溫數據圖（溫度基本穩定）

5 結論

由以上分析，文中所設計的量熱計用負載以及整體恒溫結構基本滿足項目要求，但是量熱計的設計是一個復雜而反復的過程，通過數值計算及軟件仿真所得到的結論經實驗驗證之后，需要進一步的優化設計用以得到更加精確的試驗數據以滿足量熱計對實驗結果的準確要求。