一种材料测试用温度控制控制方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及材料科学和工程领域，特别是涉及一种材料测试用温度控制控制方法、装置及系统。


背景技术：

2.蠕变测试广泛应用于评估材料在高温和持续应力条件下的变形特性，通过对材料进行蠕变测试可以评估材料的可靠性，预测材料的寿命，同时，蠕变测试中获取到的在长期使用条件下材料的性能数据，可用于指导材料的选择和应用。
3.其中，温度控制是蠕变测试中非常重要的因素之一，即通过控制温度模拟不同环境下的应力条件以获得准确可靠的蠕变性能数据。现有技术常采取通过使加热器保持恒定输出功率的方式来使温度稳定在一个固定值上。但蠕变测试常常需要较长的时间，这种温度控制方式产生很高的能耗，使得蠕变测试的总能耗也居高不下。
4.基于此，还需寻找一种新的可降低蠕变测试能耗的温度控制方法。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述的问题，提供一种材料测试用温度控制控制方法、装置及系统。
6.本发明实施例是这样实现的，一种材料测试用温度控制控制方法、装置及系统。
7.在其中一个实施例中，本发明提供了一种材料测试用温度控制控制方法包括：
8.s1：控制电热丝加热使内箱温度上升至第一设定温度，断开电热丝的电源停止加热；
9.s2：监测并记录内箱温度，根据监测得到的内箱温度生成温度曲线；
10.s3：使内箱温度在第一降温过程由第一设定温度降至当前阶段最优温度，根据温度曲线确定第二降温过程的时长t1，使内箱温度从当前阶段最优温度经历时长为t1的第二降温过程，第二降温过程结束，接通电热丝的电源执行s1；
11.s4：重复执行步骤s1至s3过程中，距离设定的阶段衔接时间点a前一个设定时长的时间点b，比较当前阶段最优温度与下一阶段最优温度的大小，若当前阶段最优温度小于下一阶段最优温度，则执行s5；若当前阶段最优温度大于下一阶段最优温度，则执行s6；
12.s5：确定时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的平均时长，根据周期的平均时长确定时间点b到切换时间点c时间段内最后一个周期结束时间d与切换时间点c的时间差值dc，根据所述时间差值dc调节bd段内的各个周期的时长以使在设定的时间点a温度升至下一阶段最优温度；
13.s6：确定时间点b前所有周期的第一降温过程的平均降温速度，根据所述平均降温速度、周期的平均时长、设定的阶段衔接时间点a及切换时间点c确定一个时间差值dc，并将所述时间差值dc分配到bd段内的各个周期，通过调节试样箱与内箱的相对角度使内箱温度按照所述平均降温速度从第一设定温度开始下降以使得在设定的时间点a内箱温度降至下
一阶段最优温度。
14.在其中一个实施例中，本发明提供了一种材料测试用温度控制控制装置，包括：
15.升温模块：所述升温模块用于执行步骤s1，控制电热丝加热使内箱温度上升至第一设定温度，断开电热丝的电源停止加热；
16.温度监测模块：所述温度监测模块用于执行步骤s2，监测并记录内箱温度，根据监测得到的内箱温度生成温度曲线；
17.降温模块：所述降温模块用于执行步骤s3，使内箱温度在第一降温过程由第一设定温度降至当前阶段最优温度，根据温度曲线确定第二降温过程的时长t1，使内箱温度从当前阶段最优温度经历时长为t1的第二降温过程，第二降温过程结束，接通电热丝的电源执行s1；
18.比较模块：所述比较模块用于重复执行步骤s1至s3过程中，距离设定的阶段衔接时间点a前一个设定时长的时间点b，比较当前阶段最优温度与下一阶段最优温度的大小，若当前阶段最优温度小于下一阶段最优温度，则执行s5；若当前阶段最优温度大于下一阶段最优温度，则执行s6；
19.衔接模块一：所述衔接模块一用于执行步骤s5，确定时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的平均时长，根据周期的平均时长确定时间点b到切换时间点c时间段内最后一个周期结束时间d与切换时间点c的时间差值dc，根据所述时间差值dc调节bd段内的各个周期的时长以使在设定的时间点a温度升至下一阶段最优温度；
20.衔接模块二：所述衔接模块二用于执行步骤s6，确定时间点b前所有周期的第一降温过程的平均降温速度，根据所述平均降温速度、周期的平均时长、设定的阶段衔接时间点a及切换时间点c确定一个时间差值dc，并将所述时间差值dc分配到bd段内的各个周期，通过调节试样箱与内箱的相对角度使内箱温度按照所述平均降温速度从第一设定温度开始下降以使得在设定的时间点a内箱温度降至下一阶段最优温度。
21.在其中一个实施例中，本发明提供了一种材料测试用温度控制控制系统，包括控制装置、加热装置和监测装置；
22.所述控制装置包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行本发明任意一个或者多个实施例所述材料测试用温度控制控制方法的步骤；
23.所述加热装置用于对内箱进行加热，与控制装置连接；
24.所述监测装置用于温度的实时监测，与控制装置链接。
25.本发明涉及材料科学和工程领域，特别是涉及一种材料测试用温度控制控制方法、装置及系统。方法包括：控制电热丝加热使内箱温度上升至第一设定温度停止加热，监测并记录内箱温度，在降温过程结束时重新加热。在重复加热及降温的周期过程中，在设定时时长内，将当前阶段最优温度与下一阶段最优温度的大小进行比较，若当前阶段最优温度小于下一阶段最优温度，则通过调整降温时长完成升温衔接；若当前阶段最优温度大于下一阶段最优温度，则通过调整降温时长及调节试样箱与内箱的相对角度完成降温切换。本发明提供的方法利用脉冲式加热升温快且稳，降温慢且逐渐减慢的特性进行温度控制，节约能耗，同时改进阶段衔接过程，避免反向加热，减少能耗。
附图说明
26.图1为一个实施例中材料测试用温度控制控制方法的流程框图；
27.图2为一个实施例中材料测试用温度控制控制方法的流程图；
28.图3为一个实施例中内箱温度进行升温切换的曲线图；
29.图4为一个实施例中内箱温度进行降温切换的曲线图；
30.图5为现有技术提供的蠕变试验机中试样箱与内箱的剖视图；
31.图6为一个实施例中材料测试用温度控制控制装置的结构框图；
32.图7为一个实施例中材料测试用温度控制控制系统的结构框图；
33.图8为一个实施例中控制装置的内部结构框图。
34.附图中：1、试样箱；2、内箱；3、开合口；4、取放口。
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.可以理解，本发明所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
37.图1为一个实施例中材料测试用温度控制控制方法的流程框图，如图1所示，所述材料测试用温度控制控制方法包括：
38.s1：控制电热丝加热使内箱温度上升至第一设定温度，断开电热丝的电源停止加热；
39.s2：监测并记录内箱温度，根据监测得到的内箱温度生成温度曲线；
40.s3：使内箱温度在第一降温过程由第一设定温度降至当前阶段最优温度，根据温度曲线确定第二降温过程的时长t1，使内箱温度从当前阶段最优温度经历时长为t1的第二降温过程，第二降温过程结束，接通电热丝的电源执行s1；
41.s4：重复执行步骤s1至s3过程中，距离设定的阶段衔接时间点a前一个设定时长的时间点b，比较当前阶段最优温度与下一阶段最优温度的大小，若当前阶段最优温度小于下一阶段最优温度，则执行s5；若当前阶段最优温度大于下一阶段最优温度，则执行s6；
42.s5：确定时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的平均时长，根据周期的平均时长确定时间点b到切换时间点c时间段内最后一个周期结束时间d与切换时间点c的时间差值dc，根据所述时间差值dc调节bd段内的各个周期的时长以使在设定的时间点a温度升至下一阶段最优温度；
43.s6：确定时间点b前所有周期的第一降温过程的平均降温速度，根据所述平均降温速度、周期的平均时长、设定的阶段衔接时间点a及切换时间点c确定一个时间差值dc，并将所述时间差值dc分配到bd段内的各个周期，通过调节试样箱与内箱的相对角度使内箱温度按照所述平均降温速度从第一设定温度开始下降以使得在设定的时间点a内箱温度降至下一阶段最优温度。
44.在本实施例中，如图2所示，控制电热丝加热，使内箱温度上升至第一设定温度。其中，通过控制电热丝的功率进行加热，随着电热丝的加热，内箱的温度以一定的升温速度不断升高，直到内箱温度达到第一设定温度。
45.当监测到的温度等于第一设定温度时，断开电热丝的电源停止加热。其中，第一设定温度落在允许的温度范围内，如根据测试样品设置允许的温度范围为t1至t2，t1小于t2，第一设定温度大于t1且小于t2，为防止电热丝升温过程中温度冲程超过设置的温度范围的最大值t2，故设定安全值ta，且根据最大值与设定的安全值，将第一设定温度设置为t
2-ta，以确保内箱温度控制在允许的温度范围内。即当内箱温度上升到第一设定温度t
2-ta时，电热丝的电源被断开，电热丝停止加热，进入降温过程，直至降温过程解说再重新接通电热丝电源进行重新加热。
46.重复执行加热获得热量，待温度到达目标温度时停止加热，在间歇时间内温度缓慢下降，这种脉冲式的保温方式使得内箱温度不至于骤然下降而出现最低温度落在允许的温度范围外，同时在降温过程中无需额外的能量消耗，这个过程随着内箱温度和外界温度的温差的逐渐减小而下降得越来越慢，这避免了在下一周期需要重新加热时，电热丝不用“冷启动”，一般地在从冷却启动常产生较高能耗，而在本方案中，通过这种脉冲式保温过程可以避免这种情况，节省了冷启动所产生的多余能耗。
47.同时，本发明所提出的方法，通过这种脉冲式保温的过程，区别于恒定功率相同温度持续加热的常规方法，在各个周期中，如图3和图4所示，本方法在各个周期中所产生的能耗可视为温度曲线对时间的积分，即在一个完整周期中对应的温度曲线对完整周期时长的积分(面积)，若按照常规方法进行加热，其能耗则应该为平行于时间轴的当前阶段最优温度t3直线对时间的积分(面积)，经过对比可以明显看出，本发明所提出的方法大大节省了能耗。
48.在本实施例中，材料测试过程可分为三个阶段，分别为初始阶段、稳态阶段和加速阶段，初始阶段或称为过渡阶段，应变随时间延续而增加，但增加的速度逐渐减慢；稳态阶段或称定常阶段，应变随时间延续而匀速增加，这个阶段较长；加速阶段，应变随时间延续而加速增加，直达破裂点，应力越大，该阶段的总时间越短；应力越小，该阶段的总时间越长。其中应变指在材料测试期间被测材料所承受的压力和变化的程度；应力指物体内部受到的力的作用，可以导致物体变形或产生应变。
49.而前述不同阶段各自对应的最优温度以及区间可能并不相同，这就需要在加热和降温过程中进行最优温度或者温度区间的调整。当从一个阶段进入到下一个阶段时，若最优温度下降，则利用温度的降温过程衔接新的最优温度，若最优温度上升，则利用温度的升温过程衔接新的温度。其中，最优温度一般取所在阶段的温度区间的中间值，即如果当前阶段的温度区间为t1至t2，则当前阶段的最优温度t3为：
50.t3＝(t
2-t1)/2
51.在本实施例中，由于上述过程中每个阶段的时间长度是确定的，据此对各个阶段之间的阶段衔接时间点进行设置。而由于不同阶段的最优温度不尽相同，要使得在衔接时间点a接入到下一个阶段的最优温度，就需要在到达切换时间点c前一个设定时长的时间点b，确定从时间点b到切换时间点c前最后一个周期的结束时间d，通过调整bd段时长内经历的各个周期，使得时间d与切换时间点c重合，保证在设定的阶段衔接时间点完成阶段的温
度衔接。
52.如果下一阶段的最优温度高于当前阶段的最优温度，即要通过升温接入到下一阶段的最优温度，则需要使得在切换时间就开始加热且直接加热到下一阶段的最优温度，而不是等到温度回落到最低温度后再进行加热，造成更多不必要的能耗。
53.而如果下一阶段的最优温度低于当前阶段的最优温度，即要通过降温接入到下一阶段的最优温度，则需要使得在切换时间就开始加热并在到达第一设定温度时开始降温且控制降温的速度使得温度可以在衔接时间点a时，直接降至下一阶段的最优温度，而不是按照原有周期循环到温度降到最低温度后进行反向加热，这种反向加热将导致能耗浪费。本方案通过对衔接过程的改进，可以避免反向加热过程带来的能耗浪费。
54.在本实施例中，由于降温过程中随着箱内温度与外界温度的温差减小，降温速度逐渐减小，难以预测内箱温度降至下一阶段的最优温度的时间点，而为了使在衔接时间点，内箱温度降至下一阶段的最优温度，为此需要根据计算出的各个周期内的第一降温过程中的降温速度的平均值，使内箱温度在切换时间后完成加热过程后保持此平均降温速度进行降温，这样内箱温度在衔接时间点时达到下一阶段的最优温度。
55.要使得内箱温度按照平均降温速度下降，在一个具体场景中，本发明提出的材料测试用温度控制控制方法可应用于cn 211602738 u中蠕变试验机装置，如图5所示，使试样箱1与内箱2相对旋转，从而使开合口，3对着取放口4，通过调整两个口的正对程度，当两个口的正对程度越大降温速度越大，故通过控制两个口的正对程度控制降温速度，使得温度可以按照平均降温速度下降到下一阶段的最优温度。同时，完成阶段衔接后使试样箱1与内箱2回归保温时的位置即可继续重复执行前述的周期过程。
56.同时，本领域的技术人员可以清楚地了解到本技术保证内箱温度按照所述平均降温速度下降还可借助如了解冷却装置等降温手段。
57.在一个实施例中，如图2所示，所述根据温度曲线确定第二降温过程的时长t1，包括：
58.根据生成的温度曲线计算内箱温度上升至当前阶段最优温度的时间点e与当前周期内温度下降至当前阶段最优温度的时间点f之间的温度曲线对时间的积分
59.根据确定当前周期的第二降温过程的结束时间g；
60.取时间点f和结束时间g的时间间隔作为第二降温过程的时长t1。
61.在本实施例中，由于内箱温度的降温过程中，箱内温度与外界温度的温差逐渐减小，导致降温速度逐渐减小，难以预测何时会降到目标温度，同时，因为温差的变化，各个周期完成降温过程时所达到的最低温度不尽相同。为此利用积分的性质，对内箱温度随时间变化的曲线对时间进行积分，代表内箱温度由当前阶段最优温度上升至第一设定温度的过程内箱温度对该升温过程时长的温度累积增加与完成第一降温过程内箱温度对该降温过程时长的温度累积减少，为随着时间的变化，剩余的温度的累积将在g点消耗完毕，即g点为第二降温过程结束时间点，以此确定降温结束时间点及第二降温过程的时长。
62.在一个实施例中，如图2所示，所述确定时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的平均时长，包括：
63.获取时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的总个数n；
64.用时间点b前经历的总时长除以n得到时间点b前的周期的平均时长。
65.在本实施例中，由于随着内外温差的减小，各个周期的降温速度越来越慢，各个周期的平均时长不尽相同，所以需要通过将时间点前已执行的周期经历的总时长除以该时长内已执行周期的总个数获得周期的平均时长。优选地，在本实施例中，如图3所示，选取的时间点b为任一周期的结束时间，即选取的时间点b前的周期为已经执行完毕的完整周期。
66.在一个实施例中，如图3所示，所述根据周期的平均时长确定时间点b到切换时间点c时间段内最后一个周期结束时间d与切换时间点c的时间差值dc，包括：
67.确定时间点b前各个周期的最低温度，并计算最低温度的平均值；
68.获取时间点b前各个周期内由最低温度升温至第一设定温度的升温时长，并计算升温时长的平均值；
69.计算最低温度的平均值与第一设定温度的温度差值，并用所述温度差值除以升温时长的平均值得到升温速度；
70.根据所述升温速度计算由所述最低温度的平均值升温至下一阶段最优温度所需时长ac；
71.根据衔接时间点a与时长ac确定切换时间点c；
72.用设定时长ba减去ac得到bc段时长；
73.用bc段时长除以周期的平均时长确定所述bc段内完整周期的个数及最后一个周期结束时间d；
74.计算周期的结束时间d与切换时间点c的时间差值dc。
75.在本实施例中，由于按照所述的控制电热丝加热使内箱温度上升至第一设定温度，断开电热丝的电源停止加热，通过内箱温度的检测数据生成温度曲线，根据温度曲线确定第二降温过程的结束时间，在第二降温过程结束后重新接通电热丝的电源重新加热，按照这种加热、降温的周期循环，由于降温过程随着内外温差逐渐变小，温度的下降速度越来越慢，按照前述周期循环操作，周期的结束时间不一定会直接落在切换时间点上，所以需要进行衔接的调整，而这需要先确定前设定时长内切换时间点前最后一个周期的结束时间与切换时间点的时间差值，以便后续根据此时间差值调整设定时长内的周期时间，让结束时间与切换时间可以衔接上。
76.在本实施例中，由于各个周期的最低温度、各个周期时长不尽相同，所以需要先计算最低温度的平均值、各个周期时长的平均值和各个周期加热过程的时长的平均值，如图3所示，升温速度保持一定，所以可用第一设定温度减去最低温度的平均值得到的温度差值，除以各个周期加热过程的时长的平均值，得到升温速度。并用下一阶段的最优温度减去最低温度的平均值除以得到的升温速度，以此得到ca段的时长，由时间点a往前减少ca段时长则为切换时间点c。同时，如图3所示，ba段时长减去ca段时长得到bc段时长，bc段时长除以平均周期时长则可以确定在设定时间点b至切换时间点c这一时间段内，可完成多少个周期的执行，且这些周期里的最后一个周期将在哪个时间点结束，即时间点d。最后通过计算bc时段内最后一个周期的结束时间d和切换时间点c的时间差值，可以确定在未进行调整干预
的情况下，预设与实际的偏差。
77.在一个实施例中，如图3所示，所述根据所述时间差值dc调节bd段内的各个周期的时长以使在设定的时间点a温度升至下一阶段最优温度，包括：
78.将所述时间差值dc平均分配到bd段内的各个周期；
79.根据分配结果对所述bd段内各个周期的第二降温过程的时长进行调整从而使bd段内最后一个周期的结束时间d与切换时间点c重合；
80.在切换时间点c开始加热，使得内箱温度在设定的阶段衔接时间点升至下一阶段最优温度。
81.在本实施例中，如图3所示，在确定了未进行调整干预的情况下，预设与实际的偏差值为dc时长，为使bd段内最后一个周期的结束时间d与切换时间点c重合，可以通过对bd段内的各个完整的周期进行时长调节，即对第二降温过程的时长进行延长或者缩短，以使得d段内最后一个周期的结束时间d与切换时间点c重合。假设dc时长为1，bd段内有10个周期，各个周期时长为10，则分配到10个周期内的时长为0.1，经过调整各个周期时长将变成10.1。
82.在一个实施例中，如图4所示，所述确定时间点b前所有周期的第一降温过程的平均降温速度，包括：
83.记录时间点b前各个周期的第一降温过程的时长；
84.计算第一设定温度与当前阶段最优温度的温度差值；
85.由计算得到的温度差值分别除以各个第一降温过程的时长得到各个周期的第一降温过程的降温速度；
86.由各个周期的第一降温过程的降温速度计算得到第一降温过程的平均降温速度。
87.在本实施例中，如图4所示，由于内箱温度的降温过程中，箱内温度与外界温度的温差逐渐减小，导致降温速度逐渐减小，为此各个周期的降温过程均可分为第一降温过程和第二降温过程，其中，第一降温过程内箱温度由第一设定温度下降到当前阶段最优温度，第二降温过程则是内箱温度由当前阶段最优温度下降直到原累积温度消耗完毕。由图4可见，时间点b前各个周期的第一降温过程的降温速度可以通过计算进行确定其具体数值，第二降温过程的降温速度则为一个变量。由于在后续需要通过降温速度和温度差值确定降温时长，所以可选用第一降温过程的降温速度的平均值。
88.在一个实施例中，如图4所示，所述根据所述平均降温速度、周期的平均时长、设定的阶段衔接时间点a及切换时间点c确定一个时间差值dc，包括：
89.确定时间点b前各个周期的最低温度，并计算最低温度的平均值；
90.获取时间点b前各个周期内由最低温度升温至第一设定温度的升温时长，并计算升温时长的平均值；
91.计算最低温度的平均值与第一设定温度的温度差值，并用所述温度差值除以升温时长的平均值得到升温速度；
92.根据所述升温速度计算由所述最低温度的平均值升温至第一设定温度所需升温时长ch；
93.根据所述平均降温速度确定从所述第一设定温度降至下一阶段最优温度的所需降温时长ha；
94.根据衔接时间点a与ch、ha确定切换时间点c；
95.用设定时长ba减去时长ch和时长ha得到bc段时长；
96.获取时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的总个数n1，并用时间点b前经历的总时长除以n1得到时间点b前的周期的平均时长；
97.用bc段时长除以所述周期的平均时长确定所述bc段内完整周期个数及最后一个周期结束时间d；
98.计算切换时间点c与周期结束时间d的时间差值dc。
99.在本实施例中，如图4所示，在本实施例中，由于下一阶段最优温度小于当前阶段最优温度，属于降温的阶段衔接，为使得在阶段衔接时间点，内箱温度直接下降到下一阶段最优温度，需要从设定的阶段衔接点向前反推算，按照固定升温速度由平均最低温度升温到第一设定温度所需时长ch及按照第一降温过程的平均降温速度降温到下一阶段最优温度所需时长ha，确定具体的切换时间点。同时，根据已执行周期求算按照周期的平均时长在bc段时长内，可以执行了多少个周期、最后一个周期在什么时间结束，通过确定最后一个周期的结束时间如果要与切换时间点重叠还存在多少时间上偏差，即时间差值dc。
100.在一个实施例中，如图4所示，所述并将所述时间差值dc分配到bd时段内的各个周期，包括：
101.将所述时间差值dc平均分配到bd段内的各个周期；
102.根据分配结果对所述各个周期的第二降温过程的时长进行调整从而使bd段内最后一个周期的结束时间d与切换时间点c重合。
103.在本实施例中，为使得在切换时间点c，刚好前面全部周期结束，于该时间点进入新的周期的加热升温过程，由此，将计算得到的时间差值dc进行平均分配到bd段中各个周期，即时间差值dc处于bd段中周期的总个数获得bd段内的各个周期需要调整的时长。如图4所示，通过对bd段内的各个周期进行缩短或者延长的操作，以使得bd段的最后一个周期的结束时间d落在切换时间点c上。
104.在一个实施例中，如图6所示，所述材料测试用温度控制控制装置包括：
105.升温模块：所述升温模块用于执行步骤s1，控制电热丝加热使内箱温度上升至第一设定温度，断开电热丝的电源停止加热；
106.温度监测模块：所述温度监测模块用于执行步骤s2，监测并记录内箱温度，根据监测得到的内箱温度生成温度曲线；
107.降温模块：所述降温模块用于执行步骤s3，使内箱温度在第一降温过程由第一设定温度降至当前阶段最优温度，根据温度曲线确定第二降温过程的时长t1，使内箱温度从当前阶段最优温度经历时长为t1的第二降温过程，第二降温过程结束，接通电热丝的电源执行s1；
108.比较模块：所述比较模块用于重复执行步骤s1至s3过程中，距离设定的阶段衔接时间点a前一个设定时长的时间点b，比较当前阶段最优温度与下一阶段最优温度的大小，若当前阶段最优温度小于下一阶段最优温度，则执行s5；若当前阶段最优温度大于下一阶段最优温度，则执行s6；
109.衔接模块一：所述衔接模块一用于执行步骤s5，确定时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的平均时长，根据周期的平均时长确定时间点b到切换时间点c时间段内最后一个
周期结束时间d与切换时间点c的时间差值dc，根据所述时间差值dc调节bd段内的各个周期的时长以使在设定的时间点a温度升至下一阶段最优温度；
110.衔接模块二：所述衔接模块二用于执行步骤s6，确定时间点b前所有周期的第一降温过程的平均降温速度，根据所述平均降温速度、周期的平均时长、设定的阶段衔接时间点a及切换时间点c确定一个时间差值dc，并将所述时间差值dc分配到bd段内的各个周期，通过调节试样箱与内箱的相对角度使内箱温度按照所述平均降温速度从第一设定温度开始下降以使得在设定的时间点a内箱温度降至下一阶段最优温度。
111.在本实施例中，上述各个模块为本发明提供的一种材料测试用温度控制控制方法的模块化，对于各个模块的解释说明请参考本发明方法部分的内容，本实施例在此不再赘述。
112.在一个实施例中，如图7所示，提出了一种材料测试用温度控制控制系统，包括控制装置、加热装置和监测装置；
113.所述控制装置包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行本发明任意一个或者多个实施例所述材料测试用温度控制控制方法的步骤；
114.所述加热装置用于对内箱进行加热，与控制装置连接；
115.所述监测装置用于温度的实时监测，与控制装置链接。
116.在本实施例中，如图7所示，控制装置分别与加热装置及监测装置进行连接，控制装置与加热装置进行双向数据的传输，控制装置与监测装置进行双向数据传输。
117.图8示出了一个实施例中控制装置的内部结构图。如图8所示，该控制装置包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该控制装置的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现本发明实施例提供的材料测试用温度控制控制方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行本发明实施例提供的材料测试用温度控制控制方法。控制装置的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，控制装置的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
118.本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
119.在一个实施例中，本发明实施例提供的材料测试用温度控制控制装置可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图8所示的控制装置上运行。计算机设备的存储器中可存储组成该材料测试用温度控制控制装置的各个程序模块，比如，图6所示的升温模块、温度监测模块、降温模块、比较模块、衔接模块一和衔接模块二。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的本发明各个实施例的材料测试用温度控制控制方法中的步骤。
120.例如，图8所示的控制装置可以通过如图6所示的材料测试用温度控制控制装置中的升温模块执行步骤s1，控制电热丝加热使内箱温度上升至第一设定温度，断开电热丝的
电源停止加热；可通过温度监测模块执行步骤s2，监测并记录内箱温度，根据监测得到的内箱温度生成温度曲线；可通过降温模块执行步骤s3，使内箱温度在第一降温过程由第一设定温度降至当前阶段最优温度，根据温度曲线确定第二降温过程的时长t1，使内箱温度从当前阶段最优温度经历时长为t1的第二降温过程，第二降温过程结束，接通电热丝的电源执行s1；可通过比较模块执行步骤s4，重复执行步骤s1至s3过程中，距离设定的阶段衔接时间点a前一个设定时长的时间点b，比较当前阶段最优温度与下一阶段最优温度的大小，若当前阶段最优温度小于下一阶段最优温度，则执行s5；若当前阶段最优温度大于下一阶段最优温度，则执行s6；可通过衔接模块一执行步骤s5：确定时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的平均时长，根据周期的平均时长确定时间点b到切换时间点c时间段内最后一个周期结束时间d与切换时间点c的时间差值dc，根据所述时间差值dc调节bd段内的各个周期的时长以使在设定的时间点a温度升至下一阶段最优温度；可通过衔接模块2执行步骤s6：确定时间点b前所有周期的第一降温过程的平均降温速度，根据所述平均降温速度、周期的平均时长、设定的阶段衔接时间点a及切换时间点c确定一个时间差值dc，并将所述时间差值dc分配到bd段内的各个周期，通过调节试样箱与内箱的相对角度使内箱温度按照所述平均降温速度从第一设定温度开始下降以使得在设定的时间点a内箱温度降至下一阶段最优温度。
121.在一个实施例中，提出了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
122.s1：控制电热丝加热使内箱温度上升至第一设定温度，断开电热丝的电源停止加热；
123.s2：监测并记录内箱温度，根据监测得到的内箱温度生成温度曲线；
124.s3：使内箱温度在第一降温过程由第一设定温度降至当前阶段最优温度，根据温度曲线确定第二降温过程的时长t1，使内箱温度从当前阶段最优温度经历时长为t1的第二降温过程，第二降温过程结束，接通电热丝的电源执行s1；
125.s4：重复执行步骤s1至s3过程中，距离设定的阶段衔接时间点a前一个设定时长的时间点b，比较当前阶段最优温度与下一阶段最优温度的大小，若当前阶段最优温度小于下一阶段最优温度，则执行s5；若当前阶段最优温度大于下一阶段最优温度，则执行s6；
126.s5：确定时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的平均时长，根据周期的平均时长确定时间点b到切换时间点c时间段内最后一个周期结束时间d与切换时间点c的时间差值dc，根据所述时间差值dc调节bd段内的各个周期的时长以使在设定的时间点a温度升至下一阶段最优温度；
127.s6：确定时间点b前所有周期的第一降温过程的平均降温速度，根据所述平均降温速度、周期的平均时长、设定的阶段衔接时间点a及切换时间点c确定一个时间差值dc，并将所述时间差值dc分配到bd段内的各个周期，通过调节试样箱与内箱的相对角度使内箱温度按照所述平均降温速度从第一设定温度开始下降以使得在设定的时间点a内箱温度降至下一阶段最优温度。
128.在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：
129.s1：控制电热丝加热使内箱温度上升至第一设定温度，断开电热丝的电源停止加热；
130.s2：监测并记录内箱温度，根据监测得到的内箱温度生成温度曲线；
131.s3：使内箱温度在第一降温过程由第一设定温度降至当前阶段最优温度，根据温度曲线确定第二降温过程的时长t1，使内箱温度从当前阶段最优温度经历时长为t1的第二降温过程，第二降温过程结束，接通电热丝的电源执行s1；
132.s4：重复执行步骤s1至s3过程中，距离设定的阶段衔接时间点a前一个设定时长的时间点b，比较当前阶段最优温度与下一阶段最优温度的大小，若当前阶段最优温度小于下一阶段最优温度，则执行s5；若当前阶段最优温度大于下一阶段最优温度，则执行s6；
133.s5：确定时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的平均时长，根据周期的平均时长确定时间点b到切换时间点c时间段内最后一个周期结束时间d与切换时间点c的时间差值dc，根据所述时间差值dc调节bd段内的各个周期的时长以使在设定的时间点a温度升至下一阶段最优温度；
134.s6：确定时间点b前所有周期的第一降温过程的平均降温速度，根据所述平均降温速度、周期的平均时长、设定的阶段衔接时间点a及切换时间点c确定一个时间差值dc，并将所述时间差值dc分配到bd段内的各个周期，通过调节试样箱与内箱的相对角度使内箱温度按照所述平均降温速度从第一设定温度开始下降以使得在设定的时间点a内箱温度降至下一阶段最优温度。
135.应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
136.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
137.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
138.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种材料测试用温度控制控制方法，其特征在于，所述材料测试用温度控制控制方法包括：s1：控制电热丝加热使内箱温度上升至第一设定温度，断开电热丝的电源停止加热；s2：监测并记录内箱温度，根据监测得到的内箱温度生成温度曲线；s3：使内箱温度在第一降温过程由第一设定温度降至当前阶段最优温度，根据温度曲线确定第二降温过程的时长t1，使内箱温度从当前阶段最优温度经历时长为t1的第二降温过程，第二降温过程结束，接通电热丝的电源执行s1；s4：重复执行步骤s1至s3过程中，距离设定的阶段衔接时间点a前一个设定时长的时间点b，比较当前阶段最优温度与下一阶段最优温度的大小，若当前阶段最优温度小于下一阶段最优温度，则执行s5；若当前阶段最优温度大于下一阶段最优温度，则执行s6；s5：确定时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的平均时长，根据周期的平均时长确定时间点b到切换时间点c时间段内最后一个周期结束时间d与切换时间点c的时间差值dc，根据所述时间差值dc调节bd段内的各个周期的时长以使在设定的时间点a温度升至下一阶段最优温度；s6：确定时间点b前所有周期的第一降温过程的平均降温速度，根据所述平均降温速度、周期的平均时长、设定的阶段衔接时间点a及切换时间点c确定一个时间差值dc，并将所述时间差值dc分配到bd段内的各个周期，通过调节试样箱与内箱的相对角度使内箱温度按照所述平均降温速度从第一设定温度开始下降以使得在设定的时间点a内箱温度降至下一阶段最优温度。2.根据权利要求1所述的材料测试用温度控制控制方法，其特征在于，所述根据温度曲线确定第二降温过程的时长t1，包括：根据生成的温度曲线计算内箱温度上升至当前阶段最优温度的时间点e与当前周期内温度下降至当前阶段最优温度的时间点f之间的温度曲线对时间的积分根据确定当前周期的第二降温过程的结束时间g；取时间点f和结束时间g的时间间隔作为第二降温过程的时长t1。3.根据权利要求1所述的材料测试用温度控制控制方法，其特征在于，在步骤5中，所述确定时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的平均时长，包括：获取时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的总个数n；用时间点b前经历的总时长除以n得到时间点b前的周期的平均时长。4.根据权利要求1所述的材料测试用温度控制控制方法，其特征在于，在步骤s5中，所述根据周期的平均时长确定时间点b到切换时间点c时间段内最后一个周期结束时间d与切换时间点c的时间差值dc，包括：确定时间点b前各个周期的最低温度，并计算最低温度的平均值；获取时间点b前各个周期内由最低温度升温至第一设定温度的升温时长，并计算升温时长的平均值；计算最低温度的平均值与第一设定温度的温度差值，并用所述温度差值除以升温时长的平均值得到升温速度；
根据所述升温速度计算由所述最低温度的平均值升温至下一阶段最优温度所需时长ac；根据衔接时间点a与时长ac确定切换时间点c；用设定时长ba减去ac得到bc段时长；用bc段时长除以周期的平均时长确定所述bc段内完整周期的个数及最后一个周期结束时间d；计算周期的结束时间d与切换时间点c的时间差值dc。5.根据权利要求1所述的材料测试用温度控制控制方法，其特征在于，在步骤s5中，所述根据所述时间差值dc调节bd段内的各个周期的时长以使在设定的时间点a温度升至下一阶段最优温度，包括：将所述时间差值dc平均分配到bd段内的各个周期；根据分配结果对所述bd段内各个周期的第二降温过程的时长进行调整从而使bd段内最后一个周期的结束时间d与切换时间点c重合；在切换时间点c开始加热，使得内箱温度在设定的阶段衔接时间点升至下一阶段最优温度。6.根据权利要求1所述的材料测试用温度控制控制方法，其特征在于，在步骤s6中，所述确定时间点b前所有周期的第一降温过程的平均降温速度，包括：记录时间点b前各个周期的第一降温过程的时长；计算第一设定温度与当前阶段最优温度的温度差值；由计算得到的温度差值分别除以各个第一降温过程的时长得到各个周期的第一降温过程的降温速度；由各个周期的第一降温过程的降温速度计算得到第一降温过程的平均降温速度。7.根据权利要求1所述的材料测试用温度控制控制方法，其特征在于，在步骤s6中，所述根据所述平均降温速度、周期的平均时长、设定的阶段衔接时间点a及切换时间点c确定一个时间差值dc，包括：确定时间点b前各个周期的最低温度，并计算最低温度的平均值；获取时间点b前各个周期内由最低温度升温至第一设定温度的升温时长，并计算升温时长的平均值；计算最低温度的平均值与第一设定温度的温度差值，并用所述温度差值除以升温时长的平均值得到升温速度；根据所述升温速度计算由所述最低温度的平均值升温至第一设定温度所需升温时长ch；根据所述平均降温速度确定从所述第一设定温度降至下一阶段最优温度的所需降温时长ha；根据衔接时间点a与ch、ha确定切换时间点c；用设定时长ba减去时长ch和时长ha得到bc段时长；获取时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的总个数n1，并用时间点b前经历的总时长除以n1得到时间点b前的周期的平均时长；用bc段时长除以所述周期的平均时长确定所述bc段内完整周期个数及最后一个周期
结束时间d；计算切换时间点c与周期结束时间d的时间差值dc。8.根据权利要求7所述的材料测试用温度控制控制方法，其特征在于，在步骤s6中，所述并将所述时间差值dc分配到bd时段内的各个周期，包括：将所述时间差值dc平均分配到bd段内的各个周期；根据分配结果对所述各个周期的第二降温过程的时长进行调整从而使bd段内最后一个周期的结束时间d与切换时间点c重合。9.一种材料测试用温度控制控制装置，其特征在于，所述材料测试用温度控制控制装置包括：升温模块：所述升温模块用于执行步骤s1，控制电热丝加热使内箱温度上升至第一设定温度，断开电热丝的电源停止加热；温度监测模块：所述温度监测模块用于执行步骤s2，监测并记录内箱温度，根据监测得到的内箱温度生成温度曲线；降温模块：所述降温模块用于执行步骤s3，使内箱温度在第一降温过程由第一设定温度降至当前阶段最优温度，根据温度曲线确定第二降温过程的时长t1，使内箱温度从当前阶段最优温度经历时长为t1的第二降温过程，第二降温过程结束，接通电热丝的电源执行s1；比较模块：所述比较模块用于重复执行步骤s1至s3过程中，距离设定的阶段衔接时间点a前一个设定时长的时间点b，比较当前阶段最优温度与下一阶段最优温度的大小，若当前阶段最优温度小于下一阶段最优温度，则执行s5；若当前阶段最优温度大于下一阶段最优温度，则执行s6；衔接模块一：所述衔接模块一用于执行步骤s5，确定时间点b前重复执行步骤s1至s3的周期的平均时长，根据周期的平均时长确定时间点b到切换时间点c时间段内最后一个周期结束时间d与切换时间点c的时间差值dc，根据所述时间差值dc调节bd段内的各个周期的时长以使在设定的时间点a温度升至下一阶段最优温度；衔接模块二：所述衔接模块二用于执行步骤s6，确定时间点b前所有周期的第一降温过程的平均降温速度，根据所述平均降温速度、周期的平均时长、设定的阶段衔接时间点a及切换时间点c确定一个时间差值dc，并将所述时间差值dc分配到bd段内的各个周期，通过调节试样箱与内箱的相对角度使内箱温度按照所述平均降温速度从第一设定温度开始下降以使得在设定的时间点a内箱温度降至下一阶段最优温度。10.一种材料测试用温度控制控制系统，其特征在于，所述材料测试用温度控制控制系统，包括控制装置、加热装置和监测装置；所述控制装置包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1至8中任一项权利要求所述材料测试用温度控制控制方法的步骤；所述加热装置用于对内箱进行加热，与控制装置连接；所述监测装置用于温度的实时监测，与控制装置链接。

技术总结
本发明涉及材料科学和工程领域，特别是涉及一种材料测试用温度控制控制方法、装置及系统。方法包括：控制电热丝加热使内箱温度上升至第一设定温度停止加热，监测并记录内箱温度，在降温过程结束时重新加热。在重复加热及降温的周期过程中，在设定时时长内，将当前阶段最优温度与下一阶段最优温度的大小进行比较，若当前阶段最优温度小于下一阶段最优温度，则通过调整降温时长完成升温衔接；若当前阶段最优温度大于下一阶段最优温度，则通过调整降温时长及调节试样箱与内箱的相对角度完成降温切换。本发明提供的方法利用脉冲式加热升温快且稳，降温慢且逐渐减慢的特性进行温度控制，节约能耗，同时改进阶段衔接过程，避免反向加热，减少能耗。减少能耗。减少能耗。


技术研发人员：高立谦 潘新旺 黄佳建 王煜 陈永范 余望贵
受保护的技术使用者：深圳市三思试验仪器有限公司
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/10/15