[實用新型]一種熱敏電阻動態特性測量裝置

有效

• 申請號: 201520945381.0
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN205317865U
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 趙軍衛;封雙連;張志剛;強希文;馮剛;宗飛;胡月宏;吳敏;李志朝;常金勇
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63655部隊
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本實用新型涉及一種測量裝置，具體涉及一種熱敏電阻動態特性測 量裝置。

背景技術

金屬細絲熱敏電阻主要應用于對溫度精確快速測量的領域，尤其在大氣湍流測量方面，其最小的溫度分辨率可達0.002℃，最高響應頻率可達百Hz以上。其動態特性主要由3dB響應頻率f_3dB和熱時間常數τ來表征，二者的關系如表示，其中，f_3dB為熱敏電阻的3dB響應頻率，τ為熱敏電阻的熱時間常數，為熱敏電阻在階躍溫度激勵下，從初始溫度T₀達到階躍溫度T_e的63.2％所用的時間。

對于普通溫度傳感器，其動態特性的測量通常采用電加熱、恒溫槽 或風洞來產生一個溫度的跳變，其缺點是產生的階躍溫度跳變沿較慢、 實驗費用較高、測量不確定度較大，只適用于響應速度較慢的溫度傳感 器動態特性測量，對于熱時間常數為毫秒甚至亞毫秒量級的熱敏電阻， 其動態特性測量目前尚沒有成熟的設備或裝置。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種熱敏 電阻動態特性測量裝置，該裝置能夠快速、準確測量熱敏電阻的熱時間 常數。

為達到上述目的，本實用新型所述的熱敏電阻動態特性測量裝置熱 敏電阻動態特性測量裝置，其特征在于，包括激光器、光纖準直器、光 束勻化擴束器、吸收屏、數據采集器、以及用于將吸收屏表面散射的激 光轉換為電壓信號的光電探測器；

激光器發出的激光脈沖經光纖準直器準直、光束勻化擴束器均化后 形成均勻光斑，待測量的熱敏電阻位于所述均勻光斑內，所述均勻光斑 一部分被熱敏電阻吸收，另一部分照射到吸收屏上被吸收屏吸收，熱敏 電阻的兩端及光電探測器的輸出端均與數據采集器的輸入端相連接。

還包括光導放大器，熱敏電阻的兩端與光導放大器的輸入端相連接， 光導放大器的輸出端與數據采集器的輸入端相連接。

光電探測器的輸出端通過光伏放大器與數據采集器的輸入端相連 接。

所述數據采集器為雙通道數據采集器。

所述吸收屏為石墨吸收屏。

所述光導放大器包括第一電阻、第二電阻、儀表放大器、第一電位 器、第二電位器及電源，第一電阻的一端及第二電阻的一端均與正電源 相連接，儀表放大器上的引腳3與第一電阻的另一端及第一電位器的一 端相連接，儀表放大器上的引腳2與第二電阻的另一端及待測量的熱敏 電阻的一端相連接，第一電位器的另一端及待測量的熱敏電阻的另一端 接地，儀表放大器上的引腳7及引腳4分別接正電源及負電源，儀表放 大器上的引腳5接地，儀表放大器上的引腳1經第二電位器與儀表放大 器上的引腳8相連接，儀表放大器上的引腳6與數據采集器的輸入端相 連接。

所述光伏放大器包括第三電阻、第四電阻及運算放大器，光電探測 器的負極與正電源相連接，運算放大器的同相輸入端與光電探測器的正 極及第三電阻的一端相連接，第三電阻的另一端接地，運算放大器的反 相輸入端經第四電阻與運算放大器的輸出端相連接，運算放大器的正電 源輸入端及負電源輸入端分別與正電源及負電源相連接，運算放大器的 輸出端與數據采集器的輸入端相連接。

本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型所述的熱敏電阻動態特性測量裝置在測量過程中，通過 將激光器發出的激光脈沖準直及均化后輻射到光敏電阻的側面，使光敏 電阻升溫后達到熱平衡，然后利用激光脈沖的下跳沿引起的降溫過程來 測量熱敏電阻的熱時間常數，具有較高的測量精度。同時測量的速度較 快。激光器恒功率輸出激光脈沖的時間寬度可調范圍較大，運行成本較 低，同時激光脈沖的功率可以達到千瓦級，跳變沿可達到幾十微秒級， 因此對熱敏電阻的熱時間常數測量精度較高，并且速度快，能夠適用于 熱時間常數為毫秒或亞毫秒熱敏電阻的動態特性測量。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為實施例一中用于大氣溫度脈動測量的金屬細絲熱敏電阻4傳 感器的結構示意圖；

圖3為本實用新型中光導放大器8的電路圖；

圖4為本實用新型中光伏放大器9的電路圖；

圖5為本實用新型中直徑為20μm、長度為2cm鎢絲的熱時間常數測 量的波形圖；