在熱真空環(huán)境試驗(yàn)罐做熱真空試驗(yàn)的過程中，模擬低氣壓環(huán)境是一項(xiàng)重要步驟，其真空密閉形式要求在試驗(yàn)過程中能夠精準(zhǔn)控制低氣壓環(huán)境。這需要一個(gè)高效的真空壓力控制系統(tǒng)，而其控制方法是基于氣體流量動(dòng)態(tài)平衡法。

這一控制系統(tǒng)由真空壓力傳感器、高速電動(dòng)閥門和高精度PID控制器組成，通過閉環(huán)控制回路，實(shí)現(xiàn)真空艙內(nèi)進(jìn)氣和排氣流量的動(dòng)態(tài)平衡，從而迅速控制真空壓力達(dá)到設(shè)定值。

為了能夠更好地控制低氣壓，“環(huán)儀儀器”采取以下解決方案：

真空計(jì)的選擇： 根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，選擇合適的真空計(jì)。例如，薄膜電容真空計(jì)適用于高精度控制，熱陰極真空計(jì)用于高真空范圍的精確測量，而皮拉尼真空計(jì)則適用于全量程真空壓力的15%左右精度的測量。這確保真空計(jì)輸出模擬信號與真空壓力成線性關(guān)系，便于控制器的轉(zhuǎn)換和直觀顯示。

電控針閥的應(yīng)用： 采用低漏率的電控針閥，具有快速響應(yīng)、高線性度和重復(fù)精度的特點(diǎn)。這種電控針閥通過0~10V模擬電壓信號進(jìn)行快速驅(qū)動(dòng)，可與氣源連接，模擬不同星際空間氣氛環(huán)境。為實(shí)現(xiàn)超高真空度的控制，系統(tǒng)還可以在電控針閥和氣源之間加裝微流量閥，以降低進(jìn)氣流量。

電控球閥的應(yīng)用： 采用響應(yīng)速度快、1s以內(nèi)開合時(shí)間的電控球閥，通過0~10V模擬電壓信號直接驅(qū)動(dòng)。為適應(yīng)熱試驗(yàn)過程中的快速溫度變化和大量氣體揮發(fā)，電控球閥的快速響應(yīng)速度成為保障試驗(yàn)效果的重要因素。對于較大空間尺寸的試驗(yàn)倉，可以并聯(lián)多個(gè)電控球閥同步運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)更快速的控制。

真空壓力控制器的選擇： 選用VPC2021系列超高精度PID控制器，其具有24位AD、16位DA和0.01%最小輸出百分比等特點(diǎn)。此PID控制器充分發(fā)揮真空計(jì)和電控閥門的高精度和快速響應(yīng)，同時(shí)具備獨(dú)立雙通道控制、PID自整定、RS485通訊接口等高級功能，便于調(diào)試和上位機(jī)通訊。可通過外接周期信號發(fā)生器實(shí)現(xiàn)低氣壓的自動(dòng)交變控制，并提供遠(yuǎn)程設(shè)定點(diǎn)功能。

這個(gè)熱真空環(huán)境試驗(yàn)罐的低氣壓控制方法的應(yīng)用，不僅提高了試驗(yàn)效率，同時(shí)為各類實(shí)驗(yàn)提供了高度的靈活性和可控性，為科研人員提供了一種高效、可靠的低氣壓環(huán)境模擬方案。