大气下基于有源控温对象的精密温控箱的研究

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1、分类号学号M201270158学校代码10487密级硕士学位论文大气下基于有源控温对象的精密温控箱的研究学位申请人：：李世尉专业：：无线电物理指导教师：：吴书朝教授答辩日期：：2015年5月27日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceTheStudyofPreciseTemperaturecontrolledCabinetagainstanObjectwithHeatSourceunderAtmosphericConditionsCandidate:Shiw

2、eiLiMajor:RadioPhysicsSupervisor:Prof.ShuchaoWuHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学

3、校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在___年解密后适用本授权书。本论文不保密□。属于（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月华中科技大学硕士学位论文摘要高精度静电悬浮加速度计是空间引力实验等基础物理实验的核心载荷之一，其中高分辨率、低噪声的电容位移传感电路是加速度计的一项关键技术，而电容位移传感电路中敏感探头对外界环境温度

4、的波动极为敏感，这就需要温控系统对敏感探头的工作温度进行精密控制，温度波动的指标需求约为10-3℃。为了加速度计结构紧凑，将加速度计中的检测电路与敏感探头均放置在传感盒中，因此构成了有源控温对象的温控系统。加速度计传感盒是由装有敏感探头的真空容器和它四周的电路框架组成的，为了确定传感盒的合适控温点，需要先对传感盒进行通电升温的热平衡实验，再根据热平衡实验后温控点的稳定值来确定其设定值，该控温点的设定值应略高于热平衡实验后的稳定值。本文针对加速度计传感盒提供一套高精度温度控制系统，其目标是在外界环境温度波动约1℃的情况下，通过控温可达到设定值并能将加速度计敏感探头的温度波动值减小到1

5、0-3℃量级，进而减小环境温度波动对热噪声水平的影响，从而改善加速度计的分辨率水平。本文的温控系统包括被动隔热控温与主动控温两部分。被动隔热指的是温控箱的机械结构设计，它可以将外界环境温度扰动减小一个量级，而主动温控能将环境温度波动进一步减小。本文主要研究的是主动控温，温度数据的多路采集是通过2002吉时利8/5数字万用表和其配件2001Scan卡完成的，之后的数据处理和PID算法实现是通过图形化编程语言LabVIEW来完成的，最后的执行机构是NI6221采集卡，其输出电压驱动固态继电器的断开和闭合，实现对硅橡胶加热片的PWM控制。最后的实验结果表明本文的温控系统满足了传感盒内敏感

6、探头对温度稳定性10-3℃量级的要求。关键词：加速度计，精密温控，热平衡实验，LabVIEW，Matlab辨识仿真，PIDI华中科技大学硕士学位论文AbstractTheultra-sensitiveelectrostaticsuspensionaccelerometersareoneofthecrucialpayloadsforbasicphysicalexperimentofspace,suchasgravitationawavedetection.Capacitivepositionsensoristhekeytechniqueforaccelerometers.Precis

7、iontemperaturecontrolsystemisrequiredforhighresolution,low-noisecapacitivepositionsensorcircuit,whichissensitivietothetemperaturefluctuation.Theplantisconsistofthemechanicsensingprobeandthecircuitsincludethecapacitivepositionsensorcircu