本發(fā)明涉及一種用于觀測壓電器件受熱變形的加熱箱控制系統及控制柜。

背景技術：

伴隨著科學技術的快速發(fā)展，人類不僅在傳統領域內創(chuàng)造了巨大的物質財富，而且在微觀領域同樣取得了長足的進步。近年來，超精密的智能微/納器件已逐步成為信息存儲、精密機械制造、精密成像、半導體裝備等新興行業(yè)的核心技術。例如原子力顯微鏡的發(fā)明，為我們提供了一種高靈敏度的傳感器件——微懸臂梁。從而可以構建以微懸臂梁為傳感元件的傳感器，并在汽車、航空航天、醫(yī)藥、生物、化學、環(huán)保、軍事等領域具有廣泛的應用前景。

壓電材料，因其具有優(yōu)良的力電耦合特性，常被應用于智能器件的設計。這些器件同樣被廣泛應用于許多精密觀測儀器、土木工程或零部件結構的健康檢測、水下目標的探測和定位、自然環(huán)境或振動源的能量收集等。

其中，壓電層合結構，由于制備工藝簡單、剛度和強度較高，加之具有優(yōu)異的機電耦合特性，在新型智能器件的開發(fā)應用中逐漸受到青睞。但是，對于壓電層合驅動器或壓電微懸臂梁的具體應用環(huán)境下的各場耦合的研究相對較少，例如熱溫度場下壓電層合梁的研究。因此，設計一種可應用于觀測壓電層合梁或壓電微懸臂梁受熱變形的加熱箱，用于壓電層合梁或壓電微懸臂在溫度場下的力電耦合特性的研究，具有非常高的科研意義。

相對于傳統的加熱箱控制柜和控制系統，既不能準確控制加熱板或加熱元件的加熱溫度，從而控制加熱速度，也不能準確監(jiān)測被測元件附件的溫度，無法準確完成研究壓電層合梁或其他待測器件受熱變形時的溫度場控制。

技術實現要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種用于觀測壓電器件受熱變形的加熱箱控制系統及控制柜，能夠根據監(jiān)測到的被測元件附件的溫度，準確控制加熱板或加熱元件的加熱溫度，從而控制加熱速度。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種用于觀測壓電器件受熱變形的加熱箱的控制系統，包括：

總開關，被配置為控制整個加熱箱的一級溫控儀控制信號電路的開斷，所述一級溫控儀控制信號電路，被配置為采集加熱箱內部的中間熱電偶的溫度，并根據采集值控制與之連接兩個獨立的二級溫控儀控制信號電路的開斷；

所述二級溫控儀控制信號電路均包括分開關，以及由分開關控制的二級溫控儀和加熱板的交流接觸器電路；

通過控制兩個交流接觸器的接通，從而實現加熱箱內加熱板或對象的工作，同時兩加熱板上各自熱電偶信號反饋給對應的二級溫控儀，以反饋并調節(jié)熱板加熱溫度。

優(yōu)選的，所述交流接觸器電路替換為中間繼電器電路。當接觸器線圈線路接通時，接觸器觸點吸合，外部加熱板電路接通。

所述中間熱電偶用于監(jiān)測被加熱元件附近溫度場溫度，加熱板上的熱電偶用于監(jiān)測加熱板溫度。

一種用于設置上述控制系統的控制柜，包括：

控制柜柜體，

設置于控制柜柜體內部的第一導軌和第二導軌；

設置于第一導軌上的多個接線端子，

設置于第二導軌上的多個接線端子、第一交流接觸器和第二交流接觸器，

以及設置于控制柜柜體表面的多級溫控儀和多級開關；

接線端子、第一交流接觸器、第二交流接觸器、多級溫控儀和多級開關的電路連接與控制系統相對應。

所述第一導軌為u型導軌布置在箱體中部。

所述第二導軌為u型導軌布置于箱體后部。

所述控制柜柜體的一側開有兩孔，分別為電源和溫度信號線入口和加熱導線出口。

所述控制柜柜體上設置有把手和滑輪。以方便拿取與運輸。

所述接線端子，包括連接零線端子和其他端子，根據實際情況布置。

適用于上述控制系統或控制柜的加熱箱結構，包括加熱箱本體，所述加熱箱本體內設置有兩個加熱板，所述加熱板上均設置有熱電偶，加熱箱本體內設置有中間熱電偶。

本發(fā)明的工作原理為：

通過固定于箱體前面中間位置的一級溫控儀，根據中間熱電偶監(jiān)測到的被測元件附近溫度場的溫度信號，控制兩側的兩個二級溫控儀控制信號電路接通，進而間接控制兩個交流接觸器或中間繼電器線圈電路的接通，從而實現外部加熱板或對象的工作，同時兩加熱板上各自熱電偶信號反饋給各自二級溫控儀，控制各自加熱板加熱溫度。

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

1.本發(fā)明采用一個一級溫控儀，根據中間熱電偶監(jiān)測到的被測元件附近溫度場的溫度信號，控制兩側的兩個二級溫控儀控制信號電路接通，進而間接控制兩個交流接觸器或中間繼電器線圈電路的接通。

2.本發(fā)明采用兩個二級溫控儀接收兩加熱板上各自熱電偶的溫度反饋信號，控制各自加熱板加熱溫度，進而控制加熱速度。

3.本發(fā)明采用兩個交流接觸器或中間繼電器連接各自負載，可連接大功率負載。

4.本發(fā)明采用箱體易加工、器件互換性高，便于二次開發(fā)。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。

圖1為本發(fā)明的整體控制柜內部視圖；

圖2為本發(fā)明的整體控制柜外部視圖；

圖3為本發(fā)明的控制系統的原理圖；

圖4為本發(fā)明的適用加熱箱實施例結構示意圖；

圖5為本發(fā)明的適用加熱箱實施例結構內側圖；

其中，1、箱體，2、分開關k2，3、二級溫控儀w2，4、總開關k0，5、一級溫控儀w0，6、分開關k1，7、二級溫控儀w1，8、第一u型導軌，9、第二u型導軌，10、接線端子，11、第一交流接觸器，12、第二交流接觸器；

1-1基座，1-2固定下板，1-3前后固定支架，1-4固定上板，1-5左右固定支架，1-6激光測量頭，1-7上蓋板，1-8豎直前板，1-9陶瓷接線塊，1-10中間熱電偶，1-11豎直后板，1-12加熱板，1-13被測壓電層合梁或器件，1-14壓電固定板，1-15墊板。

具體實施方式：

下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

本發(fā)明中，術語“第一”、“第二”僅用于區(qū)分不同部件或元件，而不能理解為指示或暗示某技術特征的數量。

在本發(fā)明中，術語如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“豎直”、“水平”、“側”、“底”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，只是為了便于敘述本發(fā)明各部件或元件結構關系而確定的關系詞，并非特指本發(fā)明中任一部件或元件，不能理解為對本發(fā)明的限制。

正如背景技術所介紹的，現有技術中存在不能準確控制加熱板或加熱元件的加熱溫度，從而控制加熱速度，也不能準確監(jiān)測被測元件附件的溫度，無法準確完成研究壓電層合梁或其他待測器件受熱變形時的溫度場控制的不足，為了解決如上的技術問題，本申請?zhí)岢隽艘环N能夠根據監(jiān)測到的被測元件附件的溫度，準確控制加熱板或加熱元件的加熱溫度，從而控制加熱速度的控制柜和控制系統。

一種用于觀測壓電器件受熱變形的加熱箱控制柜及控制系統，包括箱體、開關、溫控儀、接線端子、u型導軌、接觸器、熱電偶。所述溫控儀包括一級溫控儀和兩個二級溫控儀，一級溫控儀處于二級溫控儀的上一級，控制二級溫控儀中控制信號線路接通。

所述溫控儀，可以根據熱電偶反饋的溫度信號與溫控儀設定溫度之間的比較，控制自身控制信號電路的接通，為閉環(huán)反饋系統，同時實時顯示熱電偶所處位置溫度。

所述箱體，左側開有兩孔，分別為電源和溫度信號線入口和加熱導線出口。

所述開關，包括總開關和兩個分開關，總開關控制接通整個控制柜電路，分開關，分別控制左右兩個溫控儀的加熱線路接通。

所述接線端子，包括連接零線端子和其他端子，可根據實際情況布置。

所述u型導軌，包括第一u型導軌和第二u型導軌，第一u型導軌布置在箱體中部，用于固定接線端子，第二u型導軌布置于箱體后部，用于固定接線端子和接觸器或中間繼電器。

所述接觸器，為交流接觸器或中間繼電器，當接觸器線圈線路接通時，接觸器觸點吸合，外部負載電路接通。

所述熱電偶，包括中間熱電偶和處于加熱板上的熱電偶，中間熱電偶用于監(jiān)測被加熱元件附近溫度場溫度，加熱板上的熱電偶用于監(jiān)測加熱板溫度。

本發(fā)明的工作原理為：

通過固定于箱體前面中間位置的一級溫控儀，根據中間熱電偶監(jiān)測到的被測元件附近溫度場的溫度信號，控制兩側的兩個二級溫控儀控制信號電路接通，進而間接控制兩個交流接觸器或中間繼電器線圈電路的接通，從而實現外部加熱板或對象的工作，同時兩加熱板上各自熱電偶信號反饋給各自二級溫控儀，控制各自加熱板加熱溫度。

如圖1所示，本發(fā)明提供的用于觀測壓電器件受熱變形的加熱箱控制柜的內部視圖。一級溫控儀w0固定在箱體前面中上部，兩個二級溫控儀布置于一級溫控儀兩側，并保持水平。總開關位于一級溫控儀下方，分開關和分開關分別對應布置于二級溫控儀下方，同樣保持在同一水平線上。

第一u型導軌用螺栓固定于箱體底部中間位置，第二u型導軌用螺栓固定于箱體底部后方位置。接線端子根據實際需要固定于第一u型導軌和第二u型導軌上。

第一交流接觸器和第二交流接觸器并列固定于第二u型導軌上，用于連接負載。

如圖2所示，本發(fā)明提供的用于觀測壓電器件受熱變形的加熱箱控制柜的外部視圖。一級溫控儀w0固定在箱體前面中上部，兩個二級溫控儀布置于一級溫控儀兩側，并保持水平?？傞_關位于一級溫控儀下方，分開關和分開關分別對應布置于二級溫控儀下方，同樣保持在同一水平線上。

如圖3所示，本發(fā)明提供的用于觀測壓電器件受熱變形的加熱箱控制柜的原理圖。

通過總開關控制控制柜總電路接通，固定于箱體前面中間位置的一級溫控儀，根據中間熱電偶監(jiān)測到的被測元件附近溫度場的溫度信號，控制兩側的兩個二級溫控儀控制信號電路接通，進而間接控制兩個交流接觸器或中間繼電器線圈電路的接通，從而實現外部加熱板或對象的工作，同時兩加熱板上各自熱電偶信號反饋給各自二級溫控儀，控制各自加熱板加熱溫度。

本發(fā)明通過一級溫控儀和兩個二級溫控儀的組合實現了加熱箱內溫度的共同控制，既能實時顯示加熱箱溫度，也可以通過設定二級溫控儀上溫度來控制加熱板的加熱溫度，進而控制加熱速度。

如圖4、圖5所示，一種適用于上述控制系統與控制柜的加熱箱結構，包括：

基座，

設置于基座上的加熱箱本體，為一具有可活動上蓋的獨立密閉箱體，

設置于加熱箱本體內側的壓電器件固定板，

設置于壓電器件固定板旁邊的加熱板，

設置于加熱箱本體上蓋上端、與上蓋設置的透光孔位置相對應的激光測量頭，

以及設置于加熱箱本體內的溫度測量模塊；

通過加熱板對加熱箱本體內壓電層合梁或器件進行加熱，在加熱箱本體的保溫作用下，溫度測量模塊監(jiān)測箱體內溫度，激光測量頭射出激光束檢測壓電層合梁或器件的豎直變形位移，以實現觀測。

進一步的，所述加熱箱本體包括豎直前板、豎直后板、第一側板、第二側板和上蓋板，所述，豎直前板、第一側板、豎直后板和第二側板依次相連接，均垂直于基座上，形成矩形空間，上蓋板設置于該矩形空間上端。

進一步的，所述第一側板包括固定上板和固定下板，所述固定上板和固定下板同時固定于豎直前板和豎直后板上。

進一步的，所述加熱板包括兩塊，加熱板分別用固定上板和固定下板對稱豎直固定，同時加熱板上自帶熱電偶傳感器，用于輸出溫度信號。

進一步的，所述上蓋板固定于箱體最上方，與豎直前板、豎直后板和固定上板相固定，并且上蓋板上開有透光孔，用于激光測量頭激光束的射入。

進一步的，所述溫度測量模塊為中間熱電偶，固定于豎直后板上，用于測量加熱箱中部壓電復合梁或器件的溫度。

進一步的，所述壓電器件固定板下設置有墊板，以支撐器件固定板并調節(jié)被測器件的高度。

進一步的，所述加熱箱本體外側設置有固定支架，固定支架包括前后固定支架和左右固定支架，前后固定支架用于調節(jié)激光測量頭前后位置，左右固定支架用于調節(jié)激光測量頭左右位置，共同調節(jié)固定激光測量頭位置。

優(yōu)選的，所述激光測量頭為激光干涉儀測量頭，可以實時測出壓電層合梁或器件的豎直變形位移。

所述基板上設置有多個絕緣接線塊。

基于上述加熱箱結構的使用方法，通過加熱板對加熱箱本體內壓電層合梁或器件進行加熱，在加熱箱本體的保溫作用下，溫度測量模塊監(jiān)測箱體內溫度，調節(jié)激光測量頭的角度，使得其射出激光束檢測壓電層合梁或器件的豎直變形位移，以實現觀測。

以上所述僅為本申請的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領域的技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內。

上述雖然結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內。