為了減少環(huán)境溫度對所測水泥水化熱結(jié)果的影響，保證其準(zhǔn)確度，文中設(shè)計(jì)一種基于 STM32 的高精度恒溫箱 控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用上下位機(jī)結(jié)構(gòu)，上位機(jī)負(fù)責(zé)設(shè)定目標(biāo)溫度值和顯示當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)并畫出曲線，下位機(jī)根據(jù)上位機(jī)設(shè)定 的溫度值利用模糊 PID 算法對恒溫箱的溫度進(jìn)行控制。另外，為了保證恒溫箱內(nèi)溫度場的均勻性，進(jìn)行恒溫箱的機(jī)械結(jié)構(gòu) 部分設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以保證恒溫箱的溫度波動在±0.02 ℃范圍內(nèi)，滿足準(zhǔn)確測量水泥水化熱的環(huán)境溫度 要求。

水泥在水化時產(chǎn)生的熱量叫作水泥的水化熱[1]。水 化熱高的水泥不得用在大體積混凝土工程中，否則會使 混凝土的內(nèi)部溫度大大超過外部，從而引起較大的溫度 應(yīng)力，使混凝土表面產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重影響混凝土的強(qiáng)度 及其他性能。因此，必須對水泥的水化熱進(jìn)行準(zhǔn)確測 量，從而選擇合適水化熱的水泥用于混凝土。

 相對于其他常見物質(zhì)的發(fā)熱量，例如 1 g 煤炭的發(fā) 熱量大約為 29 kJ，水泥水化熱的量級是非常小的，大約 為 250 J/g，因此，熱流傳感器測得的熱量信號是非常微 弱的。而測量該熱量的熱流傳感器靈敏度又非常低（約 為 0.1 mV/（W/m2 ）），所以量熱裝置周圍環(huán)境溫度的波動 對測得水化熱結(jié)果的影響非常顯著。

 針對量熱裝置對其周圍環(huán)境溫度的高敏感性，為了 保證水化熱測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，需將量熱裝置固定在恒 溫箱內(nèi)且保證箱內(nèi)溫度穩(wěn)定度[7]為±0.02 ℃。首先，需設(shè) 計(jì)恒溫箱的機(jī)械結(jié)構(gòu)，盡量減弱外界環(huán)境溫度變化對箱 內(nèi)溫度的影響，且保證溫度控制的快速性和全面性。 其次，由于傳統(tǒng) PID 的控制參數(shù)是固定不變的，響應(yīng)速 度慢、抗干擾能力弱、誤差大等難以滿足本系統(tǒng)高精度 高穩(wěn)定度的要求，而模糊控制不依賴精確的系統(tǒng)模型， 仿照人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制，對于非線性、時變系統(tǒng)控制效 果很好，具有較強(qiáng)的魯棒性和適應(yīng)性。綜合考慮，本 文提出一種模糊 PID 的控制方式，并且通過所設(shè)計(jì)的精 密恒溫箱來驗(yàn)證該控制方式的有效性。