一种实时调节光强的紫外光控制方法及系统与流程

本发明属于紫外光源控制，涉及到一种实时调节光强的紫外光控制方法及系统。

背景技术：

1、中压汞灯是工业紫外交联、光固化、表面消杀等制程中的核心辐照光源，其输出光强的稳定性直接决定工艺处理的均匀性与产品质量一致性。随着灯管持续运行，电极老化、汞蒸气压变化、环境温湿度波动等多重因素均会造成紫外输出光强的衰减与偏移，因此对中压汞灯实施精准的实时光强调节，是保障工业辐照工艺稳定运行的核心需求。

2、当前行业内普遍采用的光强调节方式为额定光衰曲线匹配补偿法，该方法预先在额定管壁温度与额定供电功率条件下完成中压汞灯的全周期老化测试，标定得到光衰倍率随累计运行时长变化的额定光衰基准曲线；实际运行过程中实时记录灯管的累计运行时长，将累计时长代入额定光衰基准曲线得到对应光衰倍率，以此计算功率补偿量并调整镇流器输出，完成对灯管光衰的补偿调节。

3、然而，该方法的补偿计算完全基于额定工况下的标定曲线，无法适配实际生产中管壁温度波动、供电功率偏移等变工况条件对光衰加速效应与发光效率的动态影响，从而导致光衰补偿量与灯管实际老化程度、实时光效水平之间持续产生偏差，最终无法在复杂多变的工业运行环境下实现紫外输出光强的稳定控制。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提供一种实时调节光强的紫外光控制方法及系统，用于解决上述技术问题。

2、为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供了一种实时调节光强的紫外光控制方法，该方法包括如下步骤：

4、步骤s1：采集中压汞灯的设备周边环境温度、灯管辐照度值、实际供电功率与灯管壁面温度，对所有参数按统一时间戳时序对齐，经滤波剔除启动阶段非稳态数据后，构建光电热一体化原始工况数据集；

5、步骤s2：将光电热一体化原始工况数据集中的数据输入工况加权等效时长计算模块以额定工况运行时长为基准单位，依据温度、功率偏移量匹配对应加权系数，逐周期累加得到光衰等效时长；匹配额定光衰基准曲线计算基础补偿量，结合预设工艺目标光强计算得到基础目标光强，输出光衰等效时长与基础目标光强；

6、步骤s3：将光衰等效时长、基础目标光强与原始工况数据集中的灯管壁温度输入管壁温度、汞蒸气压与光效耦合映射修正模块，由管壁温度推导对应汞蒸气压，结合管壁温度、汞蒸气压与紫外辐照度的耦合特性建立管壁温度、汞蒸气压与光效耦合映射模型，求解当前温度下的理论光效基准；结合由光衰等效时长表征的等效老化程度生成动态修正系数，对基础目标光强做二次修正，输出标准目标光强设定值；

7、步骤s4：将标准目标光强设定值，结合从光电热一体化原始工况数据集中提取管壁温度时序数据计算得到的壁温变化速率、实时供电功率、周边环境温度导入协同调控模块；先依据温度偏离阈值判定散热状态，异常时优先小幅调整功率将壁温拉回最优区间，待热稳态后根据光强偏差调节镇流器输出电压与电流，输出驱动调节指令与稳态辐照输出值。

8、本发明另一方面提供了一种实时调节光强的紫外光控制系统，包括数据采集模块、工况加权等效时长计算模块、管壁温度、汞蒸气压与光效耦合映射修正模块、协同调控模块：

9、所述数据采集模块用于采集中压汞灯的设备周边环境温度、灯管辐照度值、实际供电功率与灯管壁面温度，完成时序对齐、滤波与非稳态数据剔除，统计累计有效运行周期并构建光电热一体化原始工况数据集；

10、所述工况加权等效时长计算模块用于计算光衰等效时长，匹配光衰基准曲线得到基础目标光强；

11、所述管壁温度、汞蒸气压与光效耦合映射修正模块用于建立管壁温度、汞蒸气压与紫外光效耦合映射模型，对基础目标光强进行二次修正，输出标准目标光强设定值。

12、所述协同调控模块用于执行温度前馈干预与光强闭环调节，输出镇流器驱动调节指令与稳态辐照输出值。

13、如上所述，本发明提供的一种实时调节光强的紫外光控制方法及系统，至少具有以下有益效果：

14、本发明采用基于温度与功率双偏移加权的光衰等效时长计算方法，以额定工况运行时长为基准单位，根据管壁温度、供电功率相对额定值的偏移幅度匹配对应加权系数，逐周期累加得到等效老化时长后再匹配额定光衰基准曲线。该方法的有益效果在于，突破了传统额定光衰曲线法仅以实际运行时长标定光衰的局限，能够准确量化变工况下的光衰加速效应，更真实地反映灯管实际老化程度，从源头上提升了光衰基础补偿量的计算精度，有效避免了温度波动、功率偏移造成的光衰评估偏差与补偿失准。

15、本发明采用管壁温度、汞蒸气压与光效耦合映射修正模型，以汞蒸气压为中间传导变量，结合汞的饱和蒸气压物理特性与试验拟合的光效变化规律，求解当前温度下的理论光效基准，并耦合等效老化程度生成动态修正系数对基础目标光强进行二次校准。该模型的有益效果在于，充分考虑了汞蒸气压随管壁温度变化对发光效率的非线性影响，弥补了传统光衰补偿仅考虑老化因素、忽略温度-光效耦合作用的不足，可有效抵消温度波动带来的光效偏移，进一步提升了目标光强设定值的准确性与复杂工况适配性。

16、本发明采用温度前馈优先、光强闭环后置的协同调控策略，先依据壁温偏离程度与变化速率判定散热状态，散热异常时优先以小步进调整功率将壁温拉回最优工作区间，待灯管进入热稳态后再通过比例积分调节执行光强闭环控制。该调控策略的有益效果在于，有效规避了中压汞灯热惯性大、温度与光强强耦合导致的直接调光超调震荡问题，既实现了散热异常工况下的快速温度前馈干预，又保证了稳态下的高精度光强闭环调节，显著缩短了系统调节时间、降低了光强超调量，全面提升了系统动态响应性能与输出稳定性。

1.一种实时调节光强的紫外光控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种实时调节光强的紫外光控制方法，其特征在于，所述构建光电热一体化原始工况数据集，包括以下具体步骤：

3.根据权利要求2所述的一种实时调节光强的紫外光控制方法，其特征在于，所述将光电热一体化原始工况数据集中的数据输入工况加权等效时长计算模块以额定工况运行时长为基准单位，依据温度、功率偏移量匹配对应加权系数，逐周期累加得到光衰等效时长，包括以下具体步骤：

4.根据权利要求3所述的一种实时调节光强的紫外光控制方法，其特征在于，所述匹配额定光衰基准曲线计算基础补偿量，结合预设工艺目标光强计算得到基础目标光强，输出光衰等效时长与基础目标光强，包括以下具体步骤：

5.根据权利要求4所述的一种实时调节光强的紫外光控制方法，其特征在于，所述将光衰等效时长、基础目标光强与原始工况数据集中的灯管壁温度输入管壁温度、汞蒸气压与光效耦合映射修正模块，由管壁温度推导对应汞蒸气压，结合管壁温度、汞蒸气压与紫外辐照度的耦合特性建立管壁温度、汞蒸气压与光效耦合映射模型，求解当前温度下的理论光效基准，包括以下具体步骤：

6.根据权利要求5所述的一种实时调节光强的紫外光控制方法，其特征在于，所述结合由光衰等效时长表征的等效老化程度生成动态修正系数，对基础目标光强做二次修正，输出标准目标光强设定值，包括以下具体步骤：

7.根据权利要求6所述的一种实时调节光强的紫外光控制方法，其特征在于，所述将标准目标光强设定值，结合从光电热一体化原始工况数据集中提取管壁温度时序数据计算得到的壁温变化速率、实时供电功率、周边环境温度导入协同调控模块，包括以下具体步骤：

8.根据权利要求7所述的一种实时调节光强的紫外光控制方法，其特征在于，所述先依据温度偏离阈值判定散热状态，异常时优先小幅调整功率将壁温拉回最优区间，待热稳态后根据光强偏差调节镇流器输出电压与电流，输出驱动调节指令与稳态辐照输出值，包括以下具体步骤：

9.一种实时调节光强的紫外光控制系统，其特征在于，用于执行权利要求1-8任意一项所述的一种实时调节光强的紫外光控制方法，包括数据采集模块、工况加权等效时长计算模块、管壁温度、汞蒸气压与光效耦合映射修正模块、协同调控模块：

10.一种实时调节光强的紫外光控制系统，其特征在于，用于执行权利要求1-8任意一项所述的一种实时调节光强的紫外光控制方法，包括全链路四层架构，依次包括感知采集层、信号调理与转换层、主控处理层与驱动执行层；感知采集层包含环境温度传感单元、紫外光电探测单元、接触式测温单元与电能计量单元，负责采集设备周边环境温度、灯管辐照度、实际供电功率与灯管壁面温度全维度工况参数；信号调理与转换层包含多路模拟信号调理电路与多通道同步模数转换单元，负责完成模拟信号规整与同步数字化转换，保障多参数时序一致性；主控处理层包含核心控制单元、参数存储单元与工业通信接口，搭载全部控制算法完成运算决策与数据存储，实现工艺目标光强下发与设备运行状态上传；驱动执行层包含镇流器驱动控制单元与中压汞灯管，接收控制指令调节输出并回传运行状态，形成完整闭环硬件链路。