本文關(guān)鍵詞：大氣下基于有源控溫對(duì)象的精密溫控箱的研究

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【摘要】：高精度靜電懸浮加速度計(jì)是空間引力實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的核心載荷之一,其中高分辨率、低噪聲的電容位移傳感電路是加速度計(jì)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),而電容位移傳感電路中敏感探頭對(duì)外界環(huán)境溫度的波動(dòng)極為敏感,這就需要溫控系統(tǒng)對(duì)敏感探頭的工作溫度進(jìn)行精密控制,溫度波動(dòng)的指標(biāo)需求約為10-3℃。為了加速度計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊,將加速度計(jì)中的檢測(cè)電路與敏感探頭均放置在傳感盒中,因此構(gòu)成了有源控溫對(duì)象的溫控系統(tǒng)。加速度計(jì)傳感盒是由裝有敏感探頭的真空容器和它四周的電路框架組成的,為了確定傳感盒的合適控溫點(diǎn),需要先對(duì)傳感盒進(jìn)行通電升溫的熱平衡實(shí)驗(yàn),再根據(jù)熱平衡實(shí)驗(yàn)后溫控點(diǎn)的穩(wěn)定值來(lái)確定其設(shè)定值,該控溫點(diǎn)的設(shè)定值應(yīng)略高于熱平衡實(shí)驗(yàn)后的穩(wěn)定值。本文針對(duì)加速度計(jì)傳感盒提供一套高精度溫度控制系統(tǒng),其目標(biāo)是在外界環(huán)境溫度波動(dòng)約1℃的情況下,通過(guò)控溫可達(dá)到設(shè)定值并能將加速度計(jì)敏感探頭的溫度波動(dòng)值減小到10-3℃量級(jí),進(jìn)而減小環(huán)境溫度波動(dòng)對(duì)熱噪聲水平的影響,從而改善加速度計(jì)的分辨率水平。本文的溫控系統(tǒng)包括被動(dòng)隔熱控溫與主動(dòng)控溫兩部分。被動(dòng)隔熱指的是溫控箱的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),它可以將外界環(huán)境溫度擾動(dòng)減小一個(gè)量級(jí),而主動(dòng)溫控能將環(huán)境溫度波動(dòng)進(jìn)一步減小。本文主要研究的是主動(dòng)控溫,溫度數(shù)據(jù)的多路采集是通過(guò)2002吉時(shí)利8/5數(shù)字萬(wàn)用表和其配件2001 Scan卡完成的,之后的數(shù)據(jù)處理和PID算法實(shí)現(xiàn)是通過(guò)圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW來(lái)完成的,最后的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是NI 6221采集卡,其輸出電壓驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器的斷開(kāi)和閉合,實(shí)現(xiàn)對(duì)硅橡膠加熱片的PWM控制。最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文的溫控系統(tǒng)滿足了傳感盒內(nèi)敏感探頭對(duì)溫度穩(wěn)定性10-3℃量級(jí)的要求。
【關(guān)鍵詞】：加速度計(jì) 精密溫控 熱平衡實(shí)驗(yàn) Lab VIEW Matlab辨識(shí)仿真 PID
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH824.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 引言9-17
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 2 溫控技術(shù)的實(shí)現(xiàn)17-35
• 2.1 溫控箱的機(jī)械結(jié)構(gòu)17-22
• 2.2 溫控系統(tǒng)自身熱平衡實(shí)驗(yàn)22-25
• 2.3 溫控箱數(shù)學(xué)模型的確定25-28
• 2.4 PID控制器設(shè)計(jì)與仿真28-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 3 溫控系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)35-45
• 3.1 溫控系統(tǒng)硬件總體方案設(shè)計(jì)35-36
• 3.2 溫控系統(tǒng)硬件測(cè)量部分36-40
• 3.3 溫控系統(tǒng)硬件控制部分40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 溫控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)45-51
• 4.1 溫控系統(tǒng)軟件總體方案設(shè)計(jì)45-46
• 4.2 LABVIEW前面板設(shè)計(jì)46-48
• 4.3 LABVIEW框圖程序設(shè)計(jì)48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析51-58
• 5.1 溫度控制性能測(cè)試51-57
• 5.2 溫度穩(wěn)定性分析57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 6 總結(jié)與展望58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63

【相似文獻(xiàn)】

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