[發(fā)明專利]一種慣性測(cè)量系統(tǒng)三級(jí)溫控系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310319853.7
• 申請(qǐng)日: 2013-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN103412592A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何青;段宇鵬;魏宗康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號(hào): G05D23/32
• 分類號(hào): G05D23/32;G01C21/16
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種溫控系統(tǒng)，特別是一種慣性測(cè)量系統(tǒng)三級(jí)溫控系統(tǒng)，屬于溫度控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

慣性測(cè)量系統(tǒng)是集自動(dòng)控制、機(jī)械工程、材料、計(jì)算機(jī)、微電子、光學(xué)、數(shù)學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)等多個(gè)學(xué)科和工程技術(shù)領(lǐng)域?yàn)橐惑w的技術(shù)融合。而慣性測(cè)量系統(tǒng)熱控技術(shù)是保證慣性器件工作精度的重要保障系統(tǒng)之一，即控制慣性導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)部與外部環(huán)境熱交換過(guò)程、使其熱平衡溫度在慣性器件要求的溫度范圍內(nèi)，減小溫度變化對(duì)慣性器件工作精度的影響。早在國(guó)外，阿波羅15號(hào)飛船登月任務(wù)上就使用了相變材料，是現(xiàn)代出現(xiàn)的新技術(shù)。相變材料是一種能發(fā)生相變并在相變過(guò)程中吸收或放出大量相變潛熱而相變過(guò)程的溫度基本維持不變的材料。根據(jù)相變材料的化學(xué)成分，可分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類，根據(jù)相變過(guò)程的相態(tài)不同，又可分為固汽相變、液汽相變、固液相變和固固相變四類相變形態(tài)。由于固汽和液汽相變的體積變化大，使用時(shí)要有很多的復(fù)雜裝置，盡管潛熱大，但還是限制了他們的用途。而固固相變其潛能儲(chǔ)存不足，可合用的體系也較少。只有固液相變時(shí)，其相變體積變化較小，儲(chǔ)存潛熱高和相變溫度都可取用的范圍內(nèi)，且可選用的體系較多，在通常可用的固液相變材料中，很大一部分都是水合鹽，這些警惕在加熱融化時(shí)，放出它的結(jié)晶水，形成溶液，當(dāng)這個(gè)溶液固化時(shí)就會(huì)放出潛熱。

溫控系統(tǒng)的重要性在航空航天、船舶艦艇、戰(zhàn)術(shù)/戰(zhàn)略武器等領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，溫控系統(tǒng)直接決定著溫控對(duì)象的精度，甚至壽命。以下各國(guó)衛(wèi)星發(fā)生的熱故障來(lái)說(shuō)明：1970年日本大禺號(hào)試驗(yàn)衛(wèi)星，在發(fā)射入軌繞地球六圈之后，地面遙測(cè)到電子儀器溫度為60℃，最終儀器停止工作，與地面失去聯(lián)系。1973年美國(guó)發(fā)射的“天空實(shí)驗(yàn)室”，在發(fā)射起飛時(shí)，太陽(yáng)能電池帆板與艙體表面熱控涂層遭受損壞，入軌后太陽(yáng)能電池帆板不能正常供電，引起電力不足，載人工作艙直接受到太陽(yáng)照射，溫度上升到87.7℃，宇航員無(wú)法入艙工作，后采用地面救援，派宇航員將噴覆金屬涂層的塑料片折疊傘來(lái)遮擋遮擋陽(yáng)光，艙溫才逐漸下降至正常試驗(yàn)溫度。1984年我國(guó)試驗(yàn)衛(wèi)星在軌進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星自旋轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時(shí)，行波管溫度超出預(yù)定值。降低轉(zhuǎn)速，該溫度恢復(fù)正常。經(jīng)地面試驗(yàn)證實(shí)，行波管導(dǎo)熱熱管在安裝中出現(xiàn)一“死區(qū)”，當(dāng)衛(wèi)星自旋轉(zhuǎn)加快、離心力加大，熱管內(nèi)工質(zhì)回流受阻，傳熱量下降。綜上所述，熱控系統(tǒng)在各系統(tǒng)中占有重要地位，熱控設(shè)計(jì)的精度和可靠性影響到整個(gè)衛(wèi)星的工作狀態(tài)、壽命及可靠性。

慣導(dǎo)系統(tǒng)使用環(huán)境較為復(fù)雜，現(xiàn)有的慣性測(cè)量系統(tǒng)均采用兩級(jí)溫控的方式，慣性儀表的精度容易受到外界環(huán)境溫度變化的影響，慣性測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部的溫度梯度較大，僅靠目前只有加溫的溫控系統(tǒng)不能在高溫條件下保證慣組正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：在現(xiàn)有溫控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了一種慣性測(cè)量系統(tǒng)三級(jí)溫控系統(tǒng)，提高了溫控精度，縮短了溫控穩(wěn)定時(shí)間。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種慣性測(cè)量系統(tǒng)三級(jí)溫控系統(tǒng)，慣性測(cè)量系統(tǒng)由陀螺儀和加速度計(jì)組成，第一級(jí)溫控系統(tǒng)、第二級(jí)溫控系統(tǒng)和第三級(jí)溫控系統(tǒng)均采用PWM溫控方式，每一級(jí)溫控系統(tǒng)由電加溫器、溫度傳感器、測(cè)溫電橋、校正網(wǎng)絡(luò)、比較器、功率放大器和三角波發(fā)生器組成，第一級(jí)溫控系統(tǒng)中的電加熱器和溫度傳感器設(shè)置在慣性測(cè)量系統(tǒng)的箱體上，第二級(jí)溫控系統(tǒng)中的電加熱器和溫度傳感器設(shè)置在慣性測(cè)量系統(tǒng)的安裝臺(tái)體上，第三級(jí)溫控系統(tǒng)中的電加熱器和溫度傳感器設(shè)置在慣性測(cè)量系統(tǒng)的慣性儀表上，第一級(jí)溫控系統(tǒng)、第二級(jí)溫控系統(tǒng)和第三級(jí)溫控系統(tǒng)中的溫度傳感器對(duì)箱體、安裝臺(tái)體和慣性儀表的溫度進(jìn)行測(cè)量，溫度傳感器的測(cè)量結(jié)果與溫度設(shè)定值所對(duì)應(yīng)的電信號(hào)作為測(cè)溫電橋的兩個(gè)橋臂，測(cè)溫電橋的輸出結(jié)果經(jīng)過(guò)校正網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行校正，比較器對(duì)校正網(wǎng)絡(luò)輸出的信號(hào)與三角波發(fā)生器產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，比較結(jié)果經(jīng)功率放大器放大后控制電加熱器的開關(guān)。

所述第一級(jí)溫控系統(tǒng)、第二級(jí)溫控系統(tǒng)和第三級(jí)溫控系統(tǒng)也可以采用數(shù)字PID溫控方式。

所述每一級(jí)溫控系統(tǒng)由A/D轉(zhuǎn)換器、微型計(jì)算機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、功率放大器、電加熱器和溫度傳感器組成，第一級(jí)溫控系統(tǒng)、第二級(jí)溫控系統(tǒng)和第三級(jí)中的溫度傳感器對(duì)箱體、安裝臺(tái)體和慣性儀表的溫度進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸入微型計(jì)算機(jī)，微型計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)字PID控制算法進(jìn)行運(yùn)算產(chǎn)生數(shù)字量控制信號(hào)，數(shù)字量控制信號(hào)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量控制信號(hào)，模擬量控制信號(hào)經(jīng)功率放大器放大后控制電加熱器的開關(guān)。

所述第一、第二和第三級(jí)溫控系統(tǒng)還可以包括風(fēng)扇、半導(dǎo)體制冷或相變材料用于溫度控制。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：