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低温技术不仅与人们当代高质量生活息息相关,同时与世界上许多尖端科学研究密不可分。在低温技术中,温度的测量是首要和最基本的测量。低温测量技术是温度测量科学领域的一个重要研究方向。精确的低温测量要求选择合适可靠的温度计和测量方案,并对系统漏热进行充分的估量和预防。对于低温温度测量而言,应用最为广泛的温度传感器是电阻式温度计。 为了挑选冷热冲击稳定、读数精确、抗干扰的低温电阻温度计,需要对温度计进行升降温循环冲击实验。冲击实验需要在样品升降温装置中进行。这类装置广泛应用于低温生物学、低温材料性能研究、低温超导等方面。升降温装置的冷源多利用低温液体如液氮、液氦提供,通过控制样品环境的加热量和低温液体的流速,实现样品设定速率的升温或者降温。 GM制冷机是一种小型低温回热式气体制冷机,具有结构简单、运转可靠、性能稳定、寿命长等优点,常常被用作低温泵及低温实验装置的冷源。利用 GM制冷机作为升降温装置的冷源,可以简化系统结构,节约成本,运行也更加可靠。以GM制冷机为冷源的升降温装置只能控制热源而无法控制冷源,所以合适的控制策略是必须的。 对 GM制冷机为冷源的升降温装置的数学模型进行求解,得到了升降温过程的加热量合理估算值,并从数学模型上对降温初始段不能线性降温给出了解决办法。 实现升降温过程的核心是控制系统,利用LabVIEW自带的PID工具包可以实现升降温装置的PID算法控制。编写并运行模拟程序,发现程序PID算法反馈的加热量与数学模型的计算加热量高度吻合,表明程序逻辑结构正确,为实际升降温装置的控制系统提供了参考。 搭建好的升降温装置,控制、采集正常,程序运行满足升降温要求。利用该装置对实验室的7支温度计进行了升降温循环冲击,并分别在标定前,10次循环后以及15次循环后进行了标定,对各温度计进行温漂计算,最终筛选出了比较好的几支温度计。