【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及溫度控制系統，尤其涉及一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統及其控制方法。
技術介紹
1、地球深部環境的特點是超高壓高溫，例如地下3000米處的溫壓環境可達100℃與100mpa以上。然而，現有的巖石力學研究主要基于淺部環境的“普通巖樣”，或者在賦存環境失真的條件下進行實驗，所得數據與深部環境的實際狀況存在顯著差異。
2、從深部取出的巖心需要在地面實驗室中重構原位溫壓環境，經過一系列處理后，密封保存在分離式保真加載測試艙中進行進一步的實驗測試。為了維持分離式保真加載測試艙在轉移和加載實驗過程中的溫壓環境，中國專利cn117075652b提及了基于水介質等密度曲線圖的溫壓解耦控制方法，基于該專利的解耦思想提出保持溫度場不變來維持密閉艙體內溫壓場的穩定性的方法。因此，均勻溫度場的重構成為了關鍵問題。
3、現有的加熱方式如電磁加熱、微波輻射加熱等，容易引入非原位環境的電磁波，并且對加熱對象的外形有限制，而導熱油、高溫熱風等方法則升溫時間長、設備體積大，不便于拆卸和運輸。電加熱方式雖然具有成本低、安裝靈活、發熱效率高等優點，但傳統電加熱方式因電流分布不均或加熱元件布置不合理，導致溫度分布不均，當前針對電加熱的溫度測控儀器測控精度低、僅能檢測單點溫度，不適用于超高壓高溫環境。
4、因此，有必要設計一種新的系統，解決現有技術存在的問題，且實現高效、均勻的深部原位環境溫度場重構，并提供了可遠程操作的多點溫控，確保重構溫壓場的均勻性和穩定性，適用于超高壓高溫環境。
1、本專利技術的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統及其控制方法。
2、為解決上述技術問題，本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：提供一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，包括：加熱保溫帶、溫度傳感器以及控制系統，所述加熱保溫帶連接在深部原位環境模擬艙的外壁，所述加熱保溫帶上安裝有所述溫度傳感器，所述深部原位環境模擬艙內也安裝有所述溫度傳感器，所述溫度傳感器以及所述加熱保溫帶分別與所述控制系統連接，所述深部原位環境模擬艙內設有溫度介質。
3、其進一步技術方案為：所述加熱保溫帶與所述深部原位環境模擬艙的外壁之間涂有導熱硅脂。
4、其進一步技術方案為：所述加熱保溫帶包括保溫帶本體、保溫棉、鋼條以及電加熱片，所述保溫帶本體內填充所述保溫棉，所述鋼條位于所述保溫帶本體內，且所述電加熱片位于所述保溫帶本體靠近所述深部原位環境模擬艙的一側。
5、其進一步技術方案為：所述控制系統包括工控機、控制模塊、測溫模塊、固態繼電器、通信模塊，所述通信模塊分別連接所述工控機、所述控制模塊以及所述測溫模塊，所述固態繼電器與所述電加熱片連接；
6、其中，所述測溫模塊，用于測量所述溫度傳感器的電阻值，計算溫度值，并將溫度值發送至工控機，并接收工控機設定的溫度目標值；
7、工控機，用于接收所述測溫模塊發送各測溫點的溫度值，繪制溫度變化曲線，計算并發送控制固態繼電器周期性導通的占空比，設置溫度控制參數；
8、控制模塊，用于接收工控機運算的占空比，將所述占空比轉換為固態繼電器的控制信號，以通過所述控制信號控制所述固態繼電器的工作狀態，進而控制所述電加熱片的工作狀態。
9、其進一步技術方案為：所述控制系統還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述測溫模塊連接。
10、其進一步技術方案為：所述控制系統還包括斷路器、接觸器、旋鈕開關、急停開關、開關電源模塊以及指示燈；所述斷路器分別與所述接觸器以及所述旋鈕開關連接；所述急停開關分別與所述接觸器以及所述旋鈕開關連接；所述接觸器分別與所述指示燈、所述開關電源模塊以及所述固態繼電器連接；所述輔助電源模塊與所述通信模塊連接。
11、其進一步技術方案為：所述測溫模塊包括輔助電源模塊、第一通信模塊、ad轉換模塊、測溫單片機模塊以及通道選擇模塊，所述輔助電源模塊分別與所述通道選擇模塊以及ad轉換模塊連接；所述通道選擇模塊與所述ad轉換模塊連接；所述ad轉換模塊與所述測溫單片機連接，所述測溫單片機與所述第一通信模塊連接，所述第一通信模塊與所述通信模塊連接。
12、其進一步技術方案為：所述控制模塊包括控制單片機、第二通信模塊以及拔插接線端子，所述第二通信模塊以及所述拔插接線端子分別與所述控制單片機連接；所述第二通信模塊與所述通信模塊連接，所述拔插接線端子與所述固態繼電器連接。
13、其進一步技術方案為：所述通信模塊包括第一通信轉換模塊以及第二通信轉換模塊，所述第一通信轉換模塊，用于將所述測溫模塊和控制模塊用于485通信的xh2.54電氣接口轉換為rj45電氣接口；所述第二通信轉換模塊，用于將測溫模塊和控制模塊的rj45電氣接口所傳輸的兩路485差分信號轉換為一路usb差分信號，通過usb接口連接至所述工控機。
14、另外，本專利技術為了克服現有技術的缺陷，還提供一種由上述的深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統所執行的控制方法，包括：
15、設定溫度介質的目標溫度以及加熱保溫帶的上限溫度；
16、啟動電加熱片，使加熱保溫帶溫度逐漸升高，在溫度介質的實際溫度沒到達目標溫度的5％時，保持加熱保溫的溫度維持在設定的上限溫度；
17、當溫度介質的實際溫度達到目標溫度的5％時，加熱保溫帶開始降溫，直至加熱保溫帶的溫度接近溫度介質的溫度；
18、在溫度介質的溫度保持恒定的過程中，加熱保溫帶根據占空比動態調整輸出功率，加熱保溫帶向深部原位環境模擬艙補償損失熱量，使得溫度介質的溫度保持恒定。
19、本專利技術與現有技術相比的有益效果是：本專利技術通過在深部原位環境模擬艙外壁安裝加熱保溫帶，并在加熱保溫帶及艙內多個位置設置溫度傳感器，實時監測溫度變化，確保加熱過程的均勻性，溫度傳感器與控制系統連接，能夠根據溫度數據自動調節加熱保溫帶的功率輸出，精確控制艙內溫度。設計了多點溫控系統，保證不同位置的溫度分布均勻，從而構建穩定的溫度場，加熱保溫帶的設計保證了加熱效率高、溫度分布均勻，并且適應深部高壓環境的要求，多點控制模塊提高了系統的可操作性和安全性，使其能夠在極端高溫高壓條件下實現高效、穩定的溫控。
20、下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步描述。
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1.一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，包括：加熱保溫帶、溫度傳感器以及控制系統，所述加熱保溫帶連接在深部原位環境模擬艙的外壁，所述加熱保溫帶上安裝有所述溫度傳感器，所述深部原位環境模擬艙內也安裝有所述溫度傳感器，所述溫度傳感器以及所述加熱保溫帶分別與所述控制系統連接，所述深部原位環境模擬艙內設有溫度介質。
2.根據權利要求1所述的一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，所述加熱保溫帶與所述深部原位環境模擬艙的外壁之間涂有導熱硅脂。
3.根據權利要求2所述的一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，所述加熱保溫帶包括保溫帶本體、保溫棉、鋼條以及電加熱片，所述保溫帶本體內填充所述保溫棉，所述鋼條位于所述保溫帶本體內，且所述電加熱片位于所述保溫帶本體靠近所述深部原位環境模擬艙的一側。
4.根據權利要求3所述的一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，所述控制系統包括工控機、控制模塊、測溫模塊、固態繼電器、通信模塊，所述通信模塊分別連接所述工控機、所述控制模塊以及所述測溫模塊，所述固態繼電器與所
5.根據權利要求4所述的一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，所述控制系統還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述測溫模塊連接。
6.根據權利要求5所述的一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，所述控制系統還包括斷路器、接觸器、旋鈕開關、急停開關、開關電源模塊以及指示燈；所述斷路器分別與所述接觸器以及所述旋鈕開關連接；所述急停開關分別與所述接觸器以及所述旋鈕開關連接；所述接觸器分別與所述指示燈、所述開關電源模塊以及所述固態繼電器連接；所述輔助電源模塊與所述通信模塊連接。
7.根據權利要求6所述的一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，所述測溫模塊包括輔助電源模塊、第一通信模塊、AD轉換模塊、測溫單片機模塊以及通道選擇模塊，所述輔助電源模塊分別與所述通道選擇模塊以及AD轉換模塊連接；所述通道選擇模塊與所述AD轉換模塊連接；所述AD轉換模塊與所述測溫單片機連接，所述測溫單片機與所述第一通信模塊連接，所述第一通信模塊與所述通信模塊連接。
8.根據權利要求7所述的一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，所述控制模塊包括控制單片機、第二通信模塊以及拔插接線端子，所述第二通信模塊以及所述拔插接線端子分別與所述控制單片機連接；所述第二通信模塊與所述通信模塊連接，所述拔插接線端子與所述固態繼電器連接。
9.根據權利要求8所述的一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，所述通信模塊包括第一通信轉換模塊以及第二通信轉換模塊，所述第一通信轉換模塊，用于將所述測溫模塊和控制模塊用于485通信的XH2.54電氣接口轉換為RJ45電氣接口；所述第二通信轉換模塊，用于將測溫模塊和控制模塊的RJ45電氣接口所傳輸的兩路485差分信號轉換為一路USB差分信號，通過USB接口連接至所述工控機。
10.一種由如權利要求1至9任一項所述的深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統所執行的控制方法，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，包括：加熱保溫帶、溫度傳感器以及控制系統，所述加熱保溫帶連接在深部原位環境模擬艙的外壁，所述加熱保溫帶上安裝有所述溫度傳感器，所述深部原位環境模擬艙內也安裝有所述溫度傳感器，所述溫度傳感器以及所述加熱保溫帶分別與所述控制系統連接，所述深部原位環境模擬艙內設有溫度介質。
2.根據權利要求1所述的一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，所述加熱保溫帶與所述深部原位環境模擬艙的外壁之間涂有導熱硅脂。
3.根據權利要求2所述的一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，所述加熱保溫帶包括保溫帶本體、保溫棉、鋼條以及電加熱片，所述保溫帶本體內填充所述保溫棉，所述鋼條位于所述保溫帶本體內，且所述電加熱片位于所述保溫帶本體靠近所述深部原位環境模擬艙的一側。
4.根據權利要求3所述的一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，所述控制系統包括工控機、控制模塊、測溫模塊、固態繼電器、通信模塊，所述通信模塊分別連接所述工控機、所述控制模塊以及所述測溫模塊，所述固態繼電器與所述電加熱片連接；
5.根據權利要求4所述的一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，所述控制系統還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述測溫模塊連接。
6.根據權利要求5所述的一種深部原位環境模擬艙均勻溫壓場重構系統，其特征在于，所述控制系統還包括斷路器、接觸器、旋鈕開關、急停開關、開關電源模塊以及指示燈；所述斷路器分別與所述接觸器以及所述旋鈕開...
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