大氣下基于有源控溫對(duì)象的精密溫控箱的研究.pdf

1、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

2、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

3、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NI6221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