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面向光纤器件流变制造工艺的温控系统研究

张铁军  
【摘要】: 流变制造工艺是光纤耦合器最重要的一种制备方式,其中流变温度对器件光学性能影响最大,但现有的气体加热方式,其温度易受环境干扰,波动大,这样就导致生产的器件损耗较高,性能一致性不佳。为克服以上不足,本论文开发了一套基于电阻加热器的温控系统,旨在为流变制造工艺提供高精度,高稳定度的温度场。 本论文研究内容如下: 选择加热器发热材料,设计加热器结构,使其在很小范围内(约10mm)提供高达1500℃的温度。选取温度主控制器,可控硅,变压器,大电流导线,温度传感器等器件,搭建温控系统。 从传热学角度出发,运用解析法建立电阻加热器数学模型,计算其离散传递函数,通过使用MATLAB计算工具,运用根轨迹法求出PID控制的三个控制参数,对系统进行PID温度控制实验。 在常规PID控制器的基础上,利用FUZZY软件包设计PID参数自整定模糊控制器,在MATLAB/SIMULINK环境中对其进行了温升性能和抗干扰能力仿真,仿真结果表明该控制策略更适宜于流变温度的控制,通过工艺实验发现在900℃时,温度波动被控制在+/-1.0℃以内。 精度高而又稳定可靠的温度控制使流变工艺变得更为成熟,通过实验表明,器件的损耗与一致性都得到了大幅度改善。


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