[发明专利]一种应用于色谱温度控制的装置及其温度控制方法

权利要求书

1.一种应用于色谱温度控制的装置，用于对气相色谱仪内安装的进样口、色谱填充柱、气相色谱检测器和毛细管柱进行加热控制，其特征在于，所述装置包括：包括温度采集模块(1)、控制单元(2)和执行单元(3)；

所述温度采集模块(1)用于采集外界气相色谱仪内的温度数据；

所述控制单元(2)包括A/D转换模块(21)和电脑(22)，其中，所述A/D转换模块(21)用于对所述温度采集模块(1)采集的色谱温度数据进行A/D转换，并将A/D转换后的色谱温度数据上传至所述电脑(22)中，且所述电脑(22)用于对色谱温度数据进行处理，并根据处理结果发送控温指令至所述执行单元(3)；

所述执行单元(3)包括继电器模块(31)和加热模块(32)；其中，所述电脑(22)根据控温指令完成对所述继电器模块(31)的开关量控制，且所述加热模块(32)通过所述继电器模块(31)连接在所述电脑(22)上，用于通过所述继电器模块(31)的开关量变化控制所述加热模块(32)的加热温度、加热时间和加热周期。

2.根据权利要求1所述的应用于色谱温度控制的装置，其特征在于：还包括上位机单元(4)，所述上位机单元(4)包括数据采集模块(41)和数据分析模块(42)；其中，所述数据采集模块(41)用于采集待检测物质通入外界的气相色谱仪后形成电压信号，并将采集到的电压信号上传至所述数据分析模块(42)中，且所述电脑(22)通过加载所述数据分析模块(42)对采集到的电压信号进行分析，得出待检测物质的种类及浓度数据。

3.根据权利要求1所述的应用于色谱温度控制的装置，其特征在于：所述温度采集模块(1)为PT100温度传感器。

4.根据权利要求1所述的应用于色谱温度控制的装置，其特征在于：所述继电器模块(31)为过零型交流固态继电器；

所述加热模块(32)为加热棒、加热丝中的一种或多种。

5.一种温度控制方法，用于所述控制单元(2)完成权利要求1-4任一所述装置的温度控制，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：温度采集与A/D转换

通过温度采集模块(1)采集外界气相色谱仪内的温度数据，并通过A/D转换模块(21)进行色谱温度数据的A/D转换，得到稳定的温度值用于后续计算；

步骤2：数据滤波

取步骤1中连续10次采集的温度值的中位数，并对10次中位数的平均值作为一次控温读数；

步骤3：PID控制

每读两次控温读数执行一次PID控制，并将PID增量转为占空比用于加热模块(32)的加热控制；

步骤4：均匀分配占空比

用于分配加热模块(32)的控温时间，实时控制温度；

步骤5：SSR周期控制

用于控制加热模块(32)的加热周期；

步骤6：继电器控制与执行加热

经电脑(22)计算加热时间后，通过控制继电器模块(31)的通断，启动加热模块(32)进行加热。

6.根据权利要求5所述的温度控制方法，其特征在于：步骤3中，PID控制的计算流程如下：

1：设定两个限值Threshold1，Threshold2，控制加热的目标温度与温度采集模块(1)测得的实际温度的误差为：Terror＝目标温度-实际温度；

2：当Terror大于Threshold1时，全速升温；当Terror小于(-Threshold1)时，不加热；当|Terror|小于Threshold1时，执行PID控制；

3：当Terror由大于Threshold1变为小于Threshold1时，立刻将占空比设为0，并且设置标志位，执行PID控制；

4：当|Terror|大于Threshold2时，只进行PD控制；增量计算公式如下：

I＝K_p*Error+K_d*(Error-lastError)

当|Terror|小于Threshold2时，进行PID控制，增量计算公式如下：

I＝K_p*Error+K_i*sumError+K_d*(Error-lastError)

其中，I为PID增量，K_p为比例系数，K_i为积分系数，K_d为微分系数，Error为当前误差，sumError为累计误差，lastError为上一次的误差；

5：将PID增量转换为占空比，并对占空比进行限幅。当占空比大于最大限幅值100时，取占空比为100；当占空比小于0时，取占空比为0。占空比转换公式为：

Pwm＝1000*I/3000

其中，Pwm为占空比，I为PID增量。