本发明属于恒温技术领域，具体涉及一种可连续变温的恒温系统及恒温方法。
背景技术：
目前，接触式恒温系统(例如：恒温水槽)应用于实验及科研越来越多，这种系统一般采用液体(多为蒸馏水)环境下的恒温来进行相关操作。在目前所应用的恒温系统中，需要加热升温时，往往会出现加热后温度高于设定温度，然后又降回到设定温度的过程，实验中，经常需要在某一温度下长时间恒定，从而测量相关的物理量，而在恒定温度过程中，由于系统内外温差造成热量的逐渐散失，从而使温度下降，在达到设定的温度下限后将再次加热进行升温，从而使温度保持恒定，这种工作方式不环保且易造成资源浪费。目前，恒温系统的恒温工作方式，是在温度下降后达到一定的限度时，开始再次加热，当达到或者略高于设定温度时停止加热，以此循环从而达到恒温的目的。本发明，将改变这种被动加热补温的方式，改变为主动进行补温，也就是在温度未出现下降改变的情况下，根据热量平衡关系采取主动方式进行补温，同时所应用的恒温系统中，需要制冷降温时，往往会出现类似加热升温的情况，就是在降温到设定温度以下后，然后又升回到设定温度的过程，针对这样过程中的缺点，设计一种相对合理且节能的方式。
技术实现要素：
针对现有技术中不足及缺点，本发明了一种新的方法来解决诸如此类的问题，根据需要达到的温度，由热量关系自动关闭加热装置，使温度稳定升高到指定温度，为了保持在指定温度恒定一段时间，采用主动补温的方式，我们采用控制加热装置功率的方式将自然损失的热量进行补充，从而更好的使系统恒定在指定温度等，具体的技术方案如下：
一种可连续变温的恒温系统，：包括加热模块、恒温水槽、制冷模块、监控模块、控制模块与主机模块，恒温水槽内装有液体，所述的加热模块、制冷模块、监控模块分别与所述控制模块连接，所述的监控模块、加热模块与所述制冷模块分别还与所述恒温水槽连接；所述的主机模块与所述控制模块连接；所述的监控模块用于监控检测恒温水槽的温度，同时把检测数据信号传输给控制模块，控制模块根据所述检测数据信号控制所述加热模块对所述恒温水槽进行加热，或者控制模块根据所述检测数据信号控制所述制冷模块对所述恒温水槽进行制冷降温；在所述主机模块上设定所述恒温系统的温度值，所述主机模块将温度值信息传输给所述控制模块，
设定系统在一定温度范围内按一定间隔恒温相应时间，以便于进行恒温条件的测试及使用等。
进一步地，所述加热模块上设有加热装置，所述加热装置的功率p为连续可调并能在线控制，可以根据需要选择合适的加热功率进行加热。
进一步地，制冷模块上设有制冷装置，所述制冷装置的功率p为连续可调并能在线控制，同理制冷装置的功率p为可变化值，根据需要可进行调整。
根据本发明的另一方面，还提供了一种可连续变温的恒温方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤1：在所述主机模块上设定所述恒温水槽内液体需要达到的指定温度值ta，这里所述的恒温水槽内液体的温度即为本恒温系统的温度；
步骤2：监控模块对所述恒温水槽内液体的实时温度进行检测，得到温度值信息，所述监控模块将温度值信息传输给控制模块,控制模块将主机模块设定的指定温度值ta与实时温度值进行对比，从而确定系统需要加热还是制冷；
步骤3：当所述实时温度低于指定温度值ta时，控制模块控制加热模块上的加热装置对所述恒温水槽加热时间t；当加热达到指定温度值ta之前，加热模块放出热量达到系统所需要热量时，关闭加热装置；根据系统热量关系q吸＝k1·q放，所述q放为加热装置放出热量，所述q吸为恒温水槽内液体吸收的热量，使恒温水槽内液体温度稳定升高到指定温度值ta；达到指定温度值ta后，自动调节加热装置功率p使系统持续进行加热，从而平衡系统所自然散失的热量，对恒温水槽内液体进行主动补温，使之恒定在指定温度值ta；
步骤4：当所述实时温度高于指定温度值ta时，控制模块控制所述制冷模块的制冷装置制冷时间t1，同理根据放热-吸热的热量关系提前关闭制冷装置，使温度稳定降低到所需指定温度值ta；降到指定温度值ta后，再次调节加热或制冷装置的功率p进行加热或制冷，对恒温水槽进行主动补温，使恒温水槽内液体恒定在指定温度值ta；
进一步地，所述步骤3中加热时间t通过在所述热量关系中添加一系数k1的值来确立,即
q吸＝k1·q放
其中，q吸＝c·m·δt，q放＝p·t，进而c·m·δt＝k1·p·t
其中c为液体比热容，m为恒温水槽液体质量，δt为恒温系统温度变化量，，其中p为加热装置的加热功率，t为加热时间；通过实验及升温过程温度测量算法确定不同温差下的k1值，从而建立关于k1的数学模型：
在需要加热时，通过测量不同温差从而选取相应的k1值，便可确定加热时间t的取值，进而达到温度的恒定。
进一步地，在所述步骤3中与所述步骤4中，加热主动补温操作中对加热装置功率p值的具体选取，可通过添加一系数k2来确定，建立模型公式具体为：q失＝k2·t′
其中，q失为本恒温系统在自然环境下损失的热量，k2为不同温差下散热系数，t′为恒温系统散热时间，恒温系统吸收热量将与恒温系统自然损失的热量相等，即q吸＝q失也即k1·p·t＝k2·t′，由于是同一恒温系统，则恒温系统内外温差相同，恒温系统在自然散失热量的同时进行主动加热补温，因此加热时间t跟散热时间t′也相同，所以：
k1·p＝k2，即：
由公式
不同温差下的k2值，可通过实验及恒温状态温度测量算法确定。
进一步地，所述步骤4中启动制冷装置的制冷时间t1与步骤3中启动加热装置的加热时间t确认方式相同。
本发明的优势在于：在恒温环境时，本系统改变传统的被动为主动，对恒温系统进行主动补温来更好的保持恒温条件；在加热升温时，通过算法使系统快速高效的达到设定温度；添加制冷模块，在需要降温时采用类似升温算法，使得系统很好的降到指定温度，使系统更加完善；为满足实验需求，可以设定在指定范围内不同温度下的恒定。
附图说明
图1是本恒温系统的结构示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种可连续变温的恒温系统，：包括加热模块、恒温水槽、制冷模块、监控模块与控制模块，恒温水槽内装有液体，所述的加热模块、制冷模块、监控模块分别与所述控制模块连接，所述的监控模块、加热模块与所述制冷模块分别还与所述恒温水槽连接；所述的主机模块与所述控制模块连接；所述的监控模块用于监控检测恒温水槽的温度，同时把检测数据信号传输给控制模块，控制模块根据所述检测数据信号控制所述加热模块对所述恒温水槽进行加热，或者控制模块根据所述检测数据信号控制所述制冷模块对所述恒温水槽进行制冷降温；设定系统在一定温度范围内按一定间隔恒温相应时间，以便于进行恒温条件的测试及使用等。
进一步地，所述加热模块上设有加热装置，所述加热装置的功率p为连续可调并能在线控制，可以根据需要选择合适的加热功率进行加热。
进一步地，制冷模块上设有制冷装置，所述制冷装置的功率p为连续可调并能在线控制，同理制冷装置的功率p为可变化值，根据需要可进行调整。
根据本发明的另一方面，还提供了一种可连续变温的恒温方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤1：在所述主机模块上设定所述恒温水槽内液体需要达到的指定温度值ta，这里所述的恒温水槽内液体的温度即为本恒温系统的温度；
步骤2：监控模块对所述恒温水槽内液体的实时温度进行检测，得到温度值信息，所述监控模块将温度值信息传输给控制模块；
步骤3：当所述实时温度低于指定温度值ta时，控制模块控制加热模块上的加热装置对所述恒温水槽加热时间t；在加热达到指定温度值ta之前，加热模块放出热量达到系统所需要热量时，关闭加热装置；根据系统热量关系q吸＝k1·q放，所述q放为加热装置放出热量，所述q吸为恒温水槽内液体吸收的热量，使恒温水槽内液体温度稳定升高到指定温度值ta；达到指定温度值ta后，自动调节加热装置功率p使系统持续进行加热，这里要选择合适的加热功率p,从而平衡系统所自然散失的热量，对恒温水槽内液体进行主动补温，使之恒定在指定温度值ta；
步骤4：当所述实时温度高于指定温度值ta时，控制模块控制所述制冷模块的制冷装置制冷时间t1，同理根据放热-吸热的热量关系提前关闭制冷装置，使温度稳定降低到所需指定温度值ta；降到指定温度值ta后，再次调节加热或制冷装置的功率p进行加热或制冷，对恒温水槽进行主动补温，使恒温水槽内液体恒定在指定温度值ta；
进一步地，所述步骤3中加热时间t通过在所述热量关系中添加一系数k1的值来确立,即
q吸＝k1·q放
其中，q吸＝c·m·δt，q放＝p·t，进而c·m·δt＝k1·p·t
其中c为液体比热容，m为恒温水槽液体质量，δt为恒温系统温度变化量，其中p为加热装置的加热功率，t为加热时间，通过实验及升温过程温度测量算法确定不同温差下对应的k1值，从而建立关于k1的数学模型：
在需要加热时，通过测量不同温差从而选取对应的k1值，便可确定加热时间t的取值，进而达到温度的恒定。
进一步地，在所述步骤3中与所述步骤4中，加热主动补温操作中对加热装置功率p值的具体选取，可通过添加一系数k2来确定，建立模型公式具体为：q失＝k2·t′，
其中，q失为本恒温系统在自然环境下损失的热量，k2为不同温差下散热系数，t′为恒温系统散热时间，恒温系统吸收热量将与恒温系统自然损失的热量相等，即q吸＝q失也即k1·p·t＝k2·t′，由于是同一恒温系统，则恒温系统内外温差相同，恒温系统在自然散失热量的同时进行主动加热补温，因此加热时间t跟散热时间t′也相同，所以：k1·p＝k2，即：
进一步地，所述步骤4中启动制冷装置的制冷时间t与步骤3中启动加热装置的加热时间t1确认方式相同。
本发明中使用相关温度测量算法，并由此确定升温、补温模型及参数k1及k2的取值，具体如下：
1、升温过程温度测量算法：
由于恒温系统升温过程中，由于自然损失等因素，导致加热模块所放出热量q放并不能完全被系统内液体所完全吸收，假设液体所吸收热量为q吸，根据热量守恒关系，建立模型公式则有，q吸＝k1·q放，其中，q吸＝c·m·δt，q放＝p·t，进而c·m·δt＝k1·p·t，其中c为液体比热容，m为恒温水槽液体质量，δt为恒温系统温度变化量，即温差，其中p为加热装置的加热功率，t为加热时间。
由上述公式可以得到：
式中，c、m、δt、p为定值，由于参数k1会受到外界环境、系统保温性能、内外温差等因素的影响，所以参数k1并不是一个固定的参数，它将是一个不断变化的变量，通过实验发现k1的取值与时间t近似成一直线关系，应用最小二乘法对实验数据进行直线拟合，可以很好的得到k1取值与时间t的对应关系，从而得到参数k1的取值模型。
2、恒温状态温度测量算法：
系统在恒温状态时，由于系统会受到外界环境、系统保温性能、内外温差等因素的影响，导致恒温系统会自然损失热量，从而导致系统温度的变化，由此建立模型公式如下：
q失＝k2·t′
其中，q失为本恒温系统在自然环境下损失的热量，k2为不同温差下散热系数，t′为恒温系统散热时间。由于热量损失导致温度的变化，从而有：
q失＝c·m·δt
由上述公式可以得到：
通过实验发现k2的取值与时间也近似成一直线关系，应用最小二乘法对实验数据进行直线拟合，可以很好的得到k2取值与时间的对应关系，从而得到参数k2的取值模型。
3、降温过程温度测量算法：
降温过程参数取值模型与升温过程类似，不再累述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。