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随着一次化石能源的开采待尽以及使用过程中造成的环境污染,节能减排作为基本国策受到社会格外关注。而建筑能耗占整个社会能耗的40%左右,通过扩大玻璃窗户面积增加室内通风采光使得生活质量提高的同时,又带来了夏天隔热及冬天保温性能下降造成能耗上升的问题。随着科学技术的发展,真空玻璃作为建筑物窗户理想的采光隔热材料,其各项性能相比普通玻璃和中空玻璃都有很大提升,但是因为成本较高、工业化生产条件不够成熟使得真空玻璃的发展倍受影响,特别是对玻璃真空度的在线检测设备的研发成为其技术发展的瓶颈。真空玻璃的保温隔热以及隔音等优良性能体现在主要参数—传热系数K。目前真空玻璃传热系数测量仪的应用还停留在实验室测量阶段,即仅能够在密封环境中对一小块真空玻璃样品进行K值测量。而在工业化生产过程中,真空玻璃都是按照实际需要而直接加工成一定尺寸规格的成品使用,由于其本身不可分割的特点,所以必须研制一种具有开放式结构的测量仪来实现在线检测的功能已迫在眉睫。本课题受西安美尔思公司的委托,依据2008年我国颁布的真空玻璃国家标准《JC/T1079-2008》,进行了基于GD32微处理器的真空玻璃传热系数在线检测仪的方案设计、硬件设计、软件设计、机械结构设计以及最终样机的制作完成,主要工作内容包括以下几个部分:(1)温度控制系统设计与制作:根据真空玻璃国标规定,要使真空玻璃传热系数测量仪的热板和冷板温度分别控制在400C和10℃恒定不变,实现其恒温控制的稳定性、准确性以及实时性是本控制系统的一个难点。系统选取稳定性好、精度高的PT 1000薄膜铂电阻温度传感器,通过BP神经网络进行非线性校正;电炉丝作为热板加热源,水流风冷板作为冷却源,与控制器一起组成闭环温度控制系统;在热板和冷板检测区域外采用四道环型结构实现保温隔热效果。(2)恒压控制系统设计与制作:试验中发现压强对于真空玻璃板测量K值影响很大,分析知道它是以影响测量板与中空玻璃之间接触热导而呈现其影响力,但是这个重要因素并没有在国标规定中阐明,所以必须把恒定压强作为测量的必要条件之一进行补充完善。样机中选择采用自然配重法来实现恒压条件,相比压力传感器组成的恒压闭环控制系统在可靠性和性价比方面更有优势。(3)测量仪的开放结构设计与制作:针对目前仅能在实验室的密封环境中对小块的真空玻璃进行测量的现状,重新设计制作的开放式结构使得系统机械结构中的静台面和动台面夹合成三端开口,使得测量时候被测玻璃的面积大小不受限制,完全满足了工业生产线对各种尺寸真空玻璃的测量需求。本课题完成了系统硬件控制电路的设计以及软件控制系统的编写和调试,完成了电路控制系统与机械结构系统的整机安装调试,系统能够流畅的运行,对真空玻璃传热系数的测量满足国标规定,特别是恒压的发现及实施,使系统测量更精确,符合公司对于测量仪器的要求,为真空玻璃在大规模产业化生产应用中提供了有力的技术支持。