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第200章 爐火的另一種算法

2026-08-08 03:46:58 作者: 小小姜蔥魚

  午夜過後,姜明將窗簾重新拉緊,把門栓扣上,桌上的茶杯還留著白天的水痕。

  他先通靈第三同門。

  實驗台在意識深處展開,雙熱電偶、差分放大器和功率執行器依次排開,第三同門用粉筆在黑板上畫出兩條測溫線,前沿一條,後沿一條,最後把兩條線併到放大器輸入端。

  「共同溫漂進入同一方向,差分以後會削掉一部分。」

  姜明問:「高溫段怎樣保證精度?」

  第三同門將粉筆折成兩截。

  「先校準,再放大,別把儀器當成神諭。」

  「熔區接近九百三十七度,要求正負零點一度。」

  第三同門看著黑板上的數字,拿起一旁的螺絲刀,在桌面上敲了兩下。

  「我做的是測量儀器,冶金爐的熱慣量、熔區寬度、石英管散熱,都得你自己測。」

  「差分補償能用?」

  「能用,基礎結構能用。」

  他把兩支熱電偶之間的連線圈出一塊空白區域。

  「可你要的是高溫段伺服,不只是讀數穩定,去找我的老師。」

  實驗台後方的光線隨之暗下去,第三同門的身影退到書頁深處。

  姜明轉向那道新出現的灰色人形。

  一名禿頂中年人站在三支不同量程的鉑電阻溫度計旁,圓框夾鼻眼鏡掛在鼻樑上,鏡片後面的眼睛先看溫度計,再看姜明手裡的鍺棒草圖。

  「區域提純?」

  他帶著厚重的巴伐利亞口音,念出這個陌生詞。

  「我不認識這個詞,可你說的溫度控制,和我給西門子做過的石英晶體溫度槽屬於同一類問題。」

  姜明將熔區、推進機構和溫度曲線講了一遍,把要求壓縮到測溫誤差、控制周期和熱慣量三項。

  

  克魯格拿起一支鉑電阻溫度計,在燈下看了看刻度。

  「熱電偶的信號強,可高溫段的復現性和線性都不夠,鉑電阻信號弱,卻能把溫度變化拆得更細。」

  他在紙上畫出惠斯通電橋。

  「用兩支鉑電阻,分別貼近熔區前後,電橋測量兩者差異,輸出經過兩級直流放大,再送入功率執行器。」

  姜明追問:「熔區接近一千度,鉑電阻的溫度係數會變。」

  「所以要修正。」

  克魯格把三支溫度計並排放回桌面。

  「高溫材料進入另一段工作區間,溫度與電阻不再適合用一條直線表達,用二次項補償,先由標定點擬合,再把補償曲線接入比較環節。」

  姜明拿起粉筆,在黑板上寫出溫度函數。

  克魯格看了一眼,拿出一本邊角捲起的實驗記錄。

  「你需要先測爐子的時間常數。」

  「怎樣測?」

  「給加熱功率一個階躍變化,記錄熔區溫度從初始值走到穩定值的時間,別急著把迴路調快,熱慣量還沒摸清,伺服帶寬過高,爐溫會來回擺動。」

  他在階躍曲線旁寫下比例、積分、微分三項。

  「比例太小,反應拖,比例太大,溫度來回沖,積分負責消除長期偏差,微分看變化趨勢,可在高溫噪聲里把每一次測量抖動都放大。」

  「參數怎樣定?」

  克魯格翻到一九三四年的記錄,手指沿著階躍響應曲線移動。

  「先讓積分和微分退出,逐步增加比例,直到系統出現持續等幅振盪,再根據臨界增益和振盪周期換算三項參數。」

  他報出幾組經驗關係,又在旁邊補上適用條件。

  「這只是起始值,爐子的石英管、氣氛、鍺棒質量都會改變時間常數,最終參數要由實物階躍響應修正。」

  姜明將公式全部記下。

  「如果負載從空管換成鍺棒,參數需要重新整定?」

  「當然。」

  克魯格抬起眼鏡,目光落在姜明臉上。

  「你要控制的是熔區,爐子只是提供熱量,負載一變,響應就變,空載曲線只能作為第一道門。」


  這句話與姜明在物理所看到的記錄重合起來。

  正負三度的波動來自開環控制,正負零點一度則需要測量、模型與執行器共同工作,任何一項偏離,整套迴路都會把誤差送回熔區。

  通靈時間接近尾聲,克魯格將最後一頁記錄遞給他。

  「把鉑電阻的高溫非線性寫進補償,別拿低溫標定表直接外推。」

  「我會先測時間常數,再做整定。」

  「很好,爐子會告訴你它是什麼,你只需聽清楚。」

  實驗台、溫度計和克魯格的身影逐漸淡去,姜明從意識深處退出來。

  桌面的茶杯水紋還在,燈芯的火焰也維持著原先的形狀,外界時間只流過不到兩秒。

  他攤開方格紙,先寫下雙鉑電阻差分測溫,再寫惠斯通電橋、兩級直流放大、電磁執行器調壓,最後把PID參數整定和高溫非線性修正列在右側。

  方案的技術來源需要能經受核驗。

  錢學森講義里有自動控制基礎,伊萬諾夫的私人筆記提過蘇制恆溫電阻爐,502在源雷一號排氣爐上積累過高溫放大與供電穩定經驗,三條線索拼在一起,足以支撐一次跨領域推導。

  可方旭東若拿著公式追問每一個參數,解釋便會變得單薄。

  姜明把這點疑慮壓進紙頁下方,開始畫電路圖。

  第一張圖是雙鉑電阻測溫結構,兩支傳感器分別靠近熔區前沿和後沿,通過電橋輸出差分電壓。

  第二張圖是兩級直流放大,輸入端增加屏蔽和零點調節,電源部分加入穩壓與反向保護。

  第三張圖是功率執行迴路,電磁鐵推動調壓機構,比例、積分和微分信號分別進入比較節點,再由總誤差信號控制加熱電流。




  先測空載時間常數,再測石英管裝料後的時間常數,隨後裝入鍺棒,最後根據熔區移動速度重新校正參數。

  夜色從窗簾縫隙里退開時,十二頁建議書已經寫滿工作檯。

  姜明將最後一頁壓平,翻到標題頁,在右上角標註中科院物理研究所區域提純爐溫控系統技術建議。

  隔間外傳來腳步聲,門鎖被鑰匙撥動。

  吳漢章推門進來,手裡還拎著一隻帆布包,他掃過桌面,先拿起第一頁,隨後翻到第二頁。

  看到雙鉑電阻結構時,他把紙往下壓了壓。

  看到電橋靈敏度計算時,他把眼鏡摘下來擦了一遍。

  翻到PID參數整定那一頁,他的眉峰已經豎起。

  「你從哪裡學的PID整定?」

  姜明指向工作檯角落的黑色講義。

  「錢先生的自動控制章節,最後兩頁留了入口,我又查了廠里資料室的英文期刊索引。」

  吳漢章走過去翻開講義,找到那半頁關於工程簡化的文字。

  他盯著那行公式看了三十秒,又回頭翻了翻十二頁建議書。

  「半頁東西,能長出十二頁?」

  「入口能指方向,實物還得自己做。」

  吳漢章把講義合上,拿起三張電路圖,卷好後塞進帆布包。

  「走,去物理所,讓黃昆自己看。」

  清晨六點多,502研究室的門重新鎖上。

  姜明帶著建議書走出廠區,帆布包里除了十二頁稿紙,還裝著雙鉑電阻樣品規格、舊高溫計和一塊從排氣爐拆下的調壓執行部件。

  三天期限已經交出第一份答卷。

  接下來,黃昆會先看紙上的公式,再決定是否把鍺料交到502手裡。


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