什麼叫真空臺
摘要：針對氣密真空冷熱臺目前存在的真空度控制精度差和配套控制系統價格昂貴的問題，本文介紹採用國產產品的解決方案，介紹了採用數控針閥進行上游和下游雙向控制模式的詳細實施過程。此方案已經得到了應用和驗證，可實現寬範圍內的真空度精密控制，真空度波動可控制在±1%以內，整個控制系統具有很高的價效比。
一、問題的提出
氣密真空冷熱臺是同時可用於真空和氣密環境的精密溫控冷熱平臺，具有加熱和製冷功能，適合顯微鏡和光譜儀等應用對樣品在可控的真空度環境下進行精確加熱或製冷。根據使用者要求，針對目前的各種氣密真空冷熱臺，在真空度控制方面，還需要解決以下幾方面的問題：
（1）無論是進口還是國產真空冷熱臺，真空度測量和控制還採用皮拉尼真空計，使得配套的控制系統無法實現真空度的精密控制，如無法滿足研究和模擬冷凍乾燥過程的精度要求。
（2）氣密真空冷熱臺普遍體積較小，在寬泛的真空度範圍內，實現精確控制一直存在較大難度，真空度的波動性較大，而真空度的波動性又反過來影響溫度的穩定性。
（3）進口配套的真空度控制系統，不僅控制精度達不到要求，而且價格昂貴。
針對氣密真空冷熱臺存在的上述問題，本文將介紹採用國產產品並具有高性價比的解決方案，並介紹了詳細的實施過程。
二、解決方案
氣密真空冷熱臺真空度精密控制系統的整體結構如圖1所示，整個系統主要包括真空計、數控針閥、PID控制器和真空泵。
圖1 冷熱臺真空度精密控制系統結構示意
為提高真空度測控精度，採用了測量精度更高（可達滿量程0。2%）的電容式真空計，可覆蓋0。01~760Torr的真空度區間。如果需要更高真空度環境，也可以同時採用皮拉尼真空計進行測控。
為實現全寬量的真空度控制，將兩隻數控針閥分別安裝在冷熱臺的進氣口和排氣口。透過分別採用上游和下游控制模式，可實現全量程波動率小於±1%的精密控制。
控制器是精密控制的關鍵，方案中採用了24位A/D和16位D/A的高精度PID控制器，獨立的雙通道便於進行上游和下游氣體流量調節和控制。
總之，透過此經過驗證的真空度控制方案，可實現高性價比的精密控制。
