高精度重力仪的恒温控制系统

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1、万方数据第28卷第5期2008年10月大地测量与地球动力学JOURNALOFGEODESYANDGEODYNAMICSV01．28No．5Oct．，2008．-_

2、‘Cj同精度重力仪文章编号：1671-5942(2008)05-0133-03的恒温控制系统吴艳霞1’2’3’胡国庆2’蒋幼华2’张道忠2’朱小平2’，，1)中国科学院测量与地球物理研究所，武汉430077、2)中国地震局地震研究所，武汉430071lL3)地壳运动与地球观测实验室，武汉430071，摘要为降低温度效应对重力仪参数的影响，保证高精度重力仪的观测精度，研制了一种高精度的温度控制系统。该系统应用自动控制原理

3、，对控温系统进行了精心设计，包括合理的热结构、低漂移和高输入阻抗的前置放大和恰当控制参数的比例积分放大器，并选用了性能稳定的热敏元件。经测试该系统的控温精度达到0．000l。C，月漂移小于0．00010C。关键词高精度重力仪；恒温控制系统；热结构设计；控温精度；自动控制原理中图分类号：TH762文献标识码：ATHERMOSTAToFHIGHPRECISIONGRAVITYMETERWuYanxial’2，引，HuGuoqin92’，JiangYouhua"，ZhangDaozhon92’andZhuXiaopin92)430077、jAbstractToreducetheinfl

4、uenceoftemperatureontheparameterofgravitymeterandinsuretheobservationprecisionofthehighprecisiongravitymeter，ahighprecisionthermostatisdeveloped．Onthebasisoftheautomat—iccontrolprinciple，thetemperaturecontrolsystemincludingrationalheatingstructure，pre—amplifieroflowdriftandhishinputimpedancea

5、ndratio—integratingamplifierofappropriatecontrolparameterWasdesignedmeticalalyandstabletemperaturesensingelementswerechosenaswell．Throughtest，thetemperaturecontrolaccuracyofthisapparatusis0．000I。C．itsmonthdriftislessthan0．0001℃．Keywords：hishprecisiongravitymeter；thermostat；heatingstructuredes

6、ign；temperaturecontrolaccuracy；auto-maticcontrolprinciple1引言高精度的温度控制是高精度重力仪的关键问题之一，提高控温精度能改善和提高重力仪的性能。弹簧重力仪测定重力变化的前提是弹簧的弹性必须高度稳定。假如要求测量重力加速度g值的变化达1×10～脚。2的精度，就必须使弹簧的弹性达到10-9。由于弹簧的长度随温度变化，温度效应常常影响重力仪的读数，因此需要一个高精度的恒温系统来保证弹性系统的稳定性。GS重力仪和LaCoste·收稿日期：2008-02—19基金项目：中国地震局地震研究所所长基金(IS200761364)作者简介

7、：吴艳霞，女，1983年出生，博士在读，主要从事地学仪器的研究．E—mail：vqn097@126．tom‰帆肌蛾躬伽急～警一删‰兰～矿矿讹蹴姚以：薹眦‰B万方数据134大地测量与地球动力学28卷重力仪的控温精度为0．01℃，为了弥补控温精度的不足，二者均采用了温度补偿，通过温度补偿来克服温度对弹性系数的影响⋯，但增加温度补偿装置使得仪器的机械结构复杂化。而国产DZW型重力仪采用了高精度的控温，控温精度达到0．000l℃，故无需温度补偿。设计高精度的恒温控制器必须注意：1)性能十分稳定的热敏原件；2)合理的热结构；3)低漂移和高输入阻抗的前置放大；4)高的环路增益；5)恰当参数的

8、控制电路。2恒温控制器的组成2．1温度传感器恒温系统内的温度随热敏元件参数的变化而改变。热敏元件参数的漂移，将会引起恒温系统内的温度漂移，故高精度的恒温控制器必须选择性能稳定的热敏元件。众所周知，铂电阻是一种性能稳定的热敏元件，故以往高精度的恒温器常采用铂电阻。但由于铂电阻的温度系数小(0．00391／℃)，故使恒温精度受到限制。近年来，由于研制出了性能十分稳定的热敏电阻，为更高精度的恒温创造了条件。由于热敏电阻的温度系数比铂电阻大10倍以上，故在稳定性、环路增益、电源的稳定性和