【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于慣性測量，尤其是一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統及工作方法。
技術介紹
1、在高精度動態重力測量領域，需要為重力敏感器等慣性核心部位實施高精度恒溫控制。在便攜流動式相對重力儀領域，國產重力儀設備正逐步發展起來，但在小體積、低功耗的恒溫系統方面難以取得突破性成果。在現有技術成果中，在結構方面無法有效兼顧散熱與穩定性相平衡，空心重力敏感器溫度場不均衡，導致恒溫系統功耗較大、穩定性一般和難以適應于極端高低溫環境等；在電路控制方面一般均采用單一模擬或數字pwm控制方式，前者適應性較差、調試較為不便，后者雖人機性好但電磁干擾較大，不利于高精度重力測量。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提出一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統及工作方法，以增強核心慣性器件的恒溫和均溫效果為核心，兼顧電子器件溫漂和散熱特性，采用具有電流可調功能的電流控制型的線性恒溫控制電路。極大提高了重力敏感器等慣性核心部位恒溫和均溫效果，同時抑制了電磁干擾和提高溫控可靠性，有利于進一步提高慣性重力敏感器的測量分辨率和精度。
2、本專利技術解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：
3、一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統及工作方法，包括精密電路子系統、一級子系統、二級子系統、減振支柱和重力敏感器，其中二級子系統的頂部和底部分別設有減振支柱，減振支柱用于減緩重力儀恒溫系統振動，一級子系統和精密電路子系統設置在二級子系統內部，重力敏感器設置在一級子系統內部。
4、而且，所述一級子系統包括一級上端加熱膜帶、一級側壁加熱膜帶、一級下端加熱膜帶、一級子系統測溫熱敏電阻和一級保溫氣凝膠，重力敏感器外四周先鋪滿石墨導熱材料，一級上端加熱膜帶、一級側壁加熱膜帶和一級下端加熱膜帶分別粘貼在鋪滿石墨導熱材料的重力敏感器的上端、側壁和下端，粘貼加熱膜帶的重力敏感器通過一級保溫氣凝膠緊緊包裹設置在二級子系統內部，一級子系統測溫熱敏電阻分別布置于重力敏感器的上中下端。
5、而且，所述精密電路子系統包括精密電路模塊、發熱電路模塊、發熱電路加熱膜帶、發熱電路保溫氣凝膠、精密電路加熱膜帶和精密電路保溫氣凝膠，精密電路模塊粘貼精密電路加熱膜帶并包裹精密電路保溫氣凝膠后，設置在一級子系統上方，發熱電路模塊粘貼發熱電路加熱膜帶并包裹發熱電路保溫氣凝膠后，設置在精密電路模塊上方。
6、而且，所述二級子系統包括外殼、二級子系統測溫敏電阻、二級加熱膜帶和二級保溫氣凝膠，其中，外殼為圓柱型狀，采用輕質紫銅加工成圓柱筒體并預留凹槽放置二級子系統測溫敏電阻，外殼外壁粘貼二級加熱帶，再采用二級氣凝膠保溫將其緊緊包裹住。
7、而且，所述精密電路模塊包括重力敏感器恒溫多點控制自調節電路的精密電路和二級和精密電路板恒溫測溫電路的精密電路，其中，重力敏感器恒溫多點控制自調節電路的精密電路包括：第一運算放大電路、第二運算放大電路、第三運算放大電路、第一單路精密儀表運算放大器、第一24位a/d轉換器、雙路精密儀表運算放大器和arm，其中第二運算放大電路的輸出端連接第一單路精密儀表運算放大器的輸入端，第一單路精密儀表運算放大器的輸出端連接第一24位a/d轉換器的輸入端，第一24位a/d轉換器的輸出端、第一運算放大電路、第二運算放大電路和第三運算放大電路的輸出端分別連接雙路精密儀表運算放大器的輸入端，雙路精密儀表運算放大器的輸出端連接arm。
8、而且，所述二級和精密電路板恒溫測溫電路的精密電路包括：第四運算放大電路、第五運算放大電路、第二單路精密儀表運算放大器、第三單路精密儀表運算放大器、第二24位a/d轉換器、第三24位a/d轉換器和arm，其中第四運算放大電路依次通過第二單路精密儀表運算放大器和第二24位a/d轉換器連接arm，第五運算放大電路依次通過第三單路精密儀表運算放大器和第三24位a/d轉換器連接arm。
9、而且，所述具有電流可調功能的電流控制型的數字實時可調線性溫控電路(此電路融合在精密電路模塊和發熱電路模塊中，不再單獨復述。本文所涉及的電路均體現在精密電路模塊和發熱電路模塊中)包括：arm處理器依據控制算法實時輸出的pwm控制信號經光耦隔離器后輸入至pac模塊，將0％～100％的pwm數字信號線性轉換成4～20ma電流輸出，再經達林頓管和電流檢測型運算放大器構建的電流可調的電路驅動加熱片工作。
10、一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統的工作方法，包括以下步驟：
11、步驟1、構建兩級六路的恒溫系統，以增強核心慣性器件的恒溫和均溫效果為核心，兼顧電子器件溫漂和散熱特性，將電路板恒溫系統設計為精密電路模塊和發熱電路模塊，發熱電路模塊采用開關控溫模式；
12、步驟2、采用精密電壓基準芯片產生高精度基準電壓，與精密儀表運算放大器和高精度金屬膜電阻構建接地式恒流源電路，產生適合驅動熱敏電阻工作的恒定電流，利于提高測溫精度，為高精度恒溫控制提供精密測溫基礎；
13、步驟3、一級恒溫子系統中的圓柱重力敏感器側壁、上端和下端的加熱膜帶分別單獨控制加熱，并由一級子系統測溫熱敏電阻反饋實時溫度值，實現三點恒溫控制；以中心處的熱敏電阻為溫度控制的基準，采用溫度-電壓量的比較方式，通過arm控制策略實時修正上下端溫度控制值與中心端溫度值一致，極大縮小軸向的溫度梯度差，營造趨近于均衡的溫度場。
14、本專利技術的優點和積極效果是：
15、1、本專利技術通過精密電路子系統、一級子系統、二級子系統、減振支柱和重力敏感器構建了自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統，以增強核心慣性器件的恒溫和均溫效果為核心，兼顧電子器件溫漂和散熱特性。本專利技術采用具有電流可調功能的電流控制型的線性恒溫控制電路，抑制電磁干擾和提高溫控可靠性。本專利技術采用均熱效果較好的石墨材料增強重力敏感器均熱性并在其充入適量的均熱惰性氣體，同時在重力敏感器等慣性核心部位采用多點自調節恒溫控制，實現重力敏感器等慣性核心區域全局溫度場均衡穩定，具有較強抗動態擾動的穩定性且有利于提高重力測量分辨率和精度。
16、2、本專利技術構建具有多路多點恒溫控制系統，在密閉空心重力敏感器充入適當的氦氣并在紫銅結構體上鋪上適量的石墨材料，為重力敏感器創建均衡或趨近于均衡的溫度場。兼顧電子器件溫漂和散熱特性，有利于低功耗、高穩定性恒溫系統構建。
17、3、本專利技術構建具有數字實時可調的線性溫控電路，提出一種具有電流可調功能的電流控制型的線性恒溫控制電路，將數字處理電路和模擬驅動電路有效結合起來，極大地提高了電路實現的可行性和低功耗、溫控調試的靈活性，且極大地抑制了傳統開關控溫模式帶來的電磁干擾。
18、4、本專利技術構建具有恒流換向驅動功能的負載接地式恒流源驅動熱敏電阻測溫的測溫電路，電路設計簡單靈巧。實現負載共地，使輸出的恒流更易于實現和穩定，且避免了地電平對負載和電路的影響，且采用儀表運算放大器輸出電阻電壓可有效抑制共模影響。
19、5、本專利技術圓柱重力敏感器本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統及工作方法，其特征在于：包括精密電路子系統、一級子系統、二級子系統、減振支柱和重力敏感器，其中二級子系統的頂部和底部分別設有減振支柱，減振支柱用于減緩重力儀恒溫系統振動，一級子系統和精密電路子系統設置在二級子系統內部，重力敏感器設置在一級子系統內部。
2.根據權利要求1所述的一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統，其特征在于：所述一級子系統包括一級上端加熱膜帶、一級側壁加熱膜帶、一級下端加熱膜帶、一級子系統測溫熱敏電阻和一級保溫氣凝膠，重力敏感器外四周先鋪滿石墨導熱材料，一級上端加熱膜帶、一級側壁加熱膜帶和一級下端加熱膜帶分別粘貼在鋪滿石墨導熱材料的重力敏感器的上端、側壁和下端，粘貼加熱膜帶的重力敏感器通過一級保溫氣凝膠緊緊包裹設置在二級子系統內部，一級子系統測溫熱敏電阻分別布置于重力敏感器的上中下端。
3.根據權利要求1所述的一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統，其特征在于：所述精密電路子系統包括精密電路模塊、發熱電路模塊、發熱電路加熱膜帶、發熱電路保溫氣凝膠、精密電路加熱膜帶和精密電路保溫氣凝膠，精密電路模塊
4.根據權利要求1所述的一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統，其特征在于：所述二級子系統包括外殼、二級子系統測溫敏電阻、二級加熱膜帶和二級保溫氣凝膠，其中，外殼為圓柱型狀，采用輕質紫銅加工成圓柱筒體并預留凹槽放置二級子系統測溫敏電阻，外殼外壁粘貼二級加熱帶，再采用二級氣凝膠保溫將其緊緊包裹住。
5.根據權利要求3所述的一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統，其特征在于：所述精密電路模塊包括重力敏感器恒溫多點控制自調節電路的精密電路和二級和精密電路板恒溫測溫電路的精密電路，其中重力敏感器恒溫多點控制自調節電路的精密電路包括：第一運算放大電路、第二運算放大電路、第三運算放大電路、第一單路精密儀表運算放大器、第一24位A/D轉換器、雙路精密儀表運算放大器和ARM，其中第二運算放大電路的輸出端連接第一單路精密儀表運算放大器的輸入端，第一單路精密儀表運算放大器的輸出端連接第一24位A/D轉換器的輸入端，第一24位A/D轉換器的輸出端、第一運算放大電路、第二運算放大電路和第三運算放大電路的輸出端分別連接雙路精密儀表運算放大器的輸入端，雙路精密儀表運算放大器的輸出端連接ARM。
6.根據權利要求5所述的一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統，其特征在于：所述二級和精密電路板恒溫測溫電路的精密電路包括：第四運算放大電路、第五運算放大電路、第二單路精密儀表運算放大器、第三單路精密儀表運算放大器、第二24位A/D轉換器、第三24位A/D轉換器和ARM，其中第四運算放大電路依次通過第二單路精密儀表運算放大器和第二24位A/D轉換器連接ARM，第五運算放大電路依次通過第三單路精密儀表運算放大器和第三24位A/D轉換器連接ARM。
7.根據權利要求1所述的一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統，其特征在于：所述具有電流可調功能的電流控制型的數字實時可調線性溫控電路包括：ARM處理器依據控制算法實時輸出的PWM控制信號經光耦隔離器后輸入至PAC模塊，將0％～100％的PWM數字信號線性轉換成4～20mA電流輸出，再經達林頓管和電流檢測型運算放大器構建的電流可調的電路驅動加熱片工作。
8.一種如權利要求1至7任一項所述的自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統的工作方法，其特征在于：包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統及工作方法，其特征在于：包括精密電路子系統、一級子系統、二級子系統、減振支柱和重力敏感器，其中二級子系統的頂部和底部分別設有減振支柱，減振支柱用于減緩重力儀恒溫系統振動，一級子系統和精密電路子系統設置在二級子系統內部，重力敏感器設置在一級子系統內部。
2.根據權利要求1所述的一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統，其特征在于：所述一級子系統包括一級上端加熱膜帶、一級側壁加熱膜帶、一級下端加熱膜帶、一級子系統測溫熱敏電阻和一級保溫氣凝膠，重力敏感器外四周先鋪滿石墨導熱材料，一級上端加熱膜帶、一級側壁加熱膜帶和一級下端加熱膜帶分別粘貼在鋪滿石墨導熱材料的重力敏感器的上端、側壁和下端，粘貼加熱膜帶的重力敏感器通過一級保溫氣凝膠緊緊包裹設置在二級子系統內部，一級子系統測溫熱敏電阻分別布置于重力敏感器的上中下端。
3.根據權利要求1所述的一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統，其特征在于：所述精密電路子系統包括精密電路模塊、發熱電路模塊、發熱電路加熱膜帶、發熱電路保溫氣凝膠、精密電路加熱膜帶和精密電路保溫氣凝膠，精密電路模塊粘貼精密電路加熱膜帶并包裹精密電路保溫氣凝膠后，設置在一級子系統上方，發熱電路模塊粘貼發熱電路加熱膜帶并包裹發熱電路保溫氣凝膠后，設置在精密電路模塊上方。
4.根據權利要求1所述的一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統，其特征在于：所述二級子系統包括外殼、二級子系統測溫敏電阻、二級加熱膜帶和二級保溫氣凝膠，其中，外殼為圓柱型狀，采用輕質紫銅加工成圓柱筒體并預留凹槽放置二級子系統測溫敏電阻，外殼外壁粘貼二級加熱帶，再采用二級氣凝膠保溫將其緊緊包裹住。
5.根據權利要求3所述的一種自適應調整的線性控制重力儀恒溫系統，其特征在于：所述精...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳宗坤，王偉，宋麗薇，王智奇，朱學毅，吳畏，白瑞，李勇勇，
申請(專利權)人：中國船舶集團有限公司第七〇七研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。