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

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