微波烧结计算机自动控制系统

的作用是控制实现数据采集、分析、处理、显示灯功能，并将其集成为仪器操作与运行的命令环境[36]。本系统的软件是基于VC++6.0开发，软件的基础是MFC 中的应用程序框架。其具体功能是：处理从智能控制仪表中发送的数据、显示系统运行的状态、发送用户的各项控制指令至控制仪表中、记录系统每次运行的温度曲线。

4.1 软件使用的关键技术：

4.1.1面向对象程序设计

面向对象程序设计是软件工程理论中结构化设计、数据抽象、信息隐藏、知识表示及并行处理等各种理论的积累和发展。面向对象思想的基础就是类，它是客观世界中事物的行为和特征的抽象概括。

4.1.2动态链接库技术

动态链接库是由用户自己开发的、可以被最终用户（包括用户本人和其他使用该模块的人）具有某一特定功能的函数和类的集合。

4.1.3多线程编程

线程（thread）是执行线程（thread of execution）的简称。进程是以一个线程（称为主线程）作为开始。根据需要，进程可以产生更多的线程（利用CreateThread），让CPU 在同一时间执行不同段落的程序代码。在只有一个CPU 内核的情况下，不可能真正有多任务的情况发生，"多线程同时工作"的幻觉主要是靠调度器来完成，它是以一个硬件定时器和一组复杂的线程调度规则，在不同的线程之间作快速切换操作。

4.1.4定时器技术

在软件的设计中，一些有关时间的确定，运用了两种定时方式：第一种是Sleep()函数，第二种是用Windows 平台的定时器。

4.2 软件总体结构

系统软件主要实现读取智能温控仪表数据、数据处理、系统状态显示、绘制实时温度曲线、发送控制命令和记录历史曲线等功能。

4.3 串口通信

串口通信的又分同步串口通信和异步串口通信，上位机通信一般采用异步串口通信。在Microsoft Windows 下开发串行通信程序通常有如下四种方法：
（1） 利用 Windows API 通信函数。
（2） 利用 Windows 的读写端口函数_inp、_inpw、 _inpd、 _outp、 _outpw、_outpd,或开发驱动程序（Windows NT 系列），直接对串口进行操作。
（3） 利用第三方提供，或自己编写的通信类。
（4） 使用串口通信组件，如 ActiveX 控件MSComm。

4.4 数据处理

本文的数据处理主要是针对于PC 机接收的控制仪表的数据和软件发送到控制仪表的数据处理。系统状态的显示、数据的存储和历史数据的调出等都是数据处理的内容。这些数据有格式的转换，数据结构的设计等等。都是通过各独立的函数来实现的。

4.5 系统安全

为了使本软件在运行状态下不被误操作或者不被非工作人员设置。本软件设置了一个登录系统，只有输入用户名和密码才能进入系统，进行相关操作。

5．系统的调试及微波烧结PTC 工艺实验

系统的硬件电路设计和软件开发完成之后，接下来的工作就是对系统的调试及运行，只有各项指标都达到要求之后，才能对电子陶瓷材料的微波烧结进行试验。

5.1 系统的调试与运行

5.1.1串口通信调试

串口通信的调试是检查通信的准确性及可靠性。

5.1.2曲线绘制的调试

曲线的绘制是通过创建一个派生类来完成的。

5.1.3温度测量调试

对于不同颜色的材料，红外测温仪在同一发射系数下测量的温度值是不一样的，这是因为不同颜色发射的红外线波长不一样。

5.1.4微波馈入调试

对微波馈入的调试是调节微波耦合器使微波的反射功率达到最小，微波能量尽量被材料所吸收。

5.1.5系统的运行

在调试工作完成之后，就可以正常运行微波烧结系统了，此时的系统是不会也不允许出现任何错误的。

5.2 运行结果、控制精度及误差分析

影响系统精度的因素主要是红外测温仪的精度、温度控制仪的精度、微波源的输出稳定度及PID 参数是否满足材料的微波吸收性能等。

6．总结

论文得出的主要结论如下：
(1) 红外测温为非接触式测量测温，精确度高。热电偶测温为接触式测温，虽然热电偶测温的精度较高，热电偶必需放置在测试环境中。在微波烧结系统中，微波电磁场对热电偶信号有较大干扰，论文采用红外测温仪，系统的温度测量精度高，系统工作稳定可靠。系统的测温精度为： 350-1500°C，±0.3%。
(2) 论文利用智能温度控制仪通过通讯接口与计算机相连，可以方便、灵活地用上位机控制软件设定升温曲线。仪表通过PID 算法输出的控制量可以精确控制微波源产生微波的功率大小，系统具有较高的控温精度高，控制精度达到±2℃。此外采取合适的屏蔽措施有效防止了强电对仪表的干扰。
(3) 论文根据材料吸收微波的特性，设计了结构合理的保温装置和辅助加热装置。本文用氧化铝作为炉膛，高铝纤维为保温材料，碳化硅为辅助加热材料设计出的保温装置，使样品可以得到均匀烧结。
(4) 系统软件采用了面向对象程序编程技术，迅速方便地设计了上位机控制程序，Visual C++编写的基于MFC 的应用程序功能强大、界面友好；多线程技术提高了CPU 运行的效率；动态链接库使得程序更模块化；串口通信控件保证了上位机与智能温控仪表的通信正确、有序地进行。
(5) 利用所设计的微波烧结系统烧结出了高性能的PTC 陶瓷片。与传统烧结工艺烧结样品相比，微波烧结PTCR 的致密性较高，均匀性较好，相对密度为91.6%，冲击电流达到5A以上。烧结时间缩短为传统烧结的1/4，耗能为传统烧结的1/5，烧结温度与传统烧结相比降低了60℃，达到了研究的预定要求。
(6) 通过对保温系统和升温曲线的改变，本微波烧结系统可以用于多种电子陶瓷材料的烧结。