[發(fā)明專利]一種基于多頻解算的非平衡交流電橋無磁探溫方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611144686.7
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN108225597B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦杰;韓文法;牛光星
• 申請（專利權(quán)）人: 北京自動化控制設(shè)備研究所
• 主分類號: G01K7/22
• 分類號: G01K7/22;G01K7/24;G01C19/60;G01R33/02
• 代理公司: 11007 核工業(yè)專利中心
• 代理人: 高安娜

1.一種核磁共振陀螺和原子磁強計無磁探溫方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)明確無磁探溫需求，即測溫電流為0～0.5mA，敏感溫度中心為120℃，范圍為100～140℃內(nèi)要求精度為0.001℃，在-10～200℃范圍內(nèi)精度在0.5℃；

2)選擇熱敏電阻為Pt1000薄膜電阻，確定其探頭的復(fù)阻抗模型如下式

其中，R_pt為熱敏電阻的焊盤和引腳的分布電阻，R_x為引線和焊點帶來的電阻，L_x為引線和焊盤帶來的分布電感，C_ptx為熱敏電阻的焊盤和引腳的分布電容；

標定不同溫度下的Pt1000的電阻值，建立該探頭的溫度-阻值關(guān)系式

T＝aR_pt³+bR_pt²+cR_pt+d

其中，T為探頭的溫度，a、b、c、d為擬合系數(shù)；

3)選擇1460歐姆的無感電阻作為參考電阻，制作電橋；

測量并記錄各參考臂的電阻的精確阻值R₁、R₂、R₃；

4)利用多頻電壓源，加載直流電壓V_s，測得輸出電壓V_o，根據(jù)下式

求解R_pt，得到Pt1000在該溫度下對應(yīng)的R_pt的值；

聯(lián)列方程，確定不同頻率下輸出的電壓的實部和虛部

其中，Z_i,j,i＝1、2、3；j＝1、2、3…n表示在角頻率為ω_j時電橋的第i臂的復(fù)阻抗；

V_real,1,1+j·V_img,1,1為驅(qū)動電壓的頻率為ω₁時的參考臂復(fù)阻抗；

改變Pt1000所在的環(huán)境溫度，即改變R_pt的值，R_pt取值四次，得到八個方程組成方程組，利用牛頓迭代法就可以將Z_1,1、Z_2,1和Z_3,1求出；

同理，可以求出在其它驅(qū)動頻率下的各參考臂的復(fù)阻抗，即驅(qū)動頻率為ω₂時的參考臂的復(fù)阻抗Z_1,2、Z_2,2和Z_3,2；

5)驅(qū)動電橋，檢測輸出電壓，得到不同頻率下輸出的電壓的實部和虛部；

驅(qū)動電壓頻率為ω₁時，電壓輸出為V_real,1+jV_img,1；

驅(qū)動電壓頻率為ω₂時，電壓輸出為V_real,2+jV_img,2；

聯(lián)列方程如下：

6)利用下式確定Pt1000阻值的近似值

將該近似值與上述步驟(2)中得到的R_x、L_x、C_ptx的測量值，作為一組近似值，作為求解步驟(5)中建立的方程組的初始解；

7)采用牛頓迭代法求解步驟5)中的方程組，直到滿足精度控制要求；

8)利用下式求出溫度值

T＝aR_pt³+bR_pt²+cR_pt+d

包括步驟9)再一次測量過程中，直接利用上一個周期方程組的解；

所述的步驟4)加載直流電壓采用同時混頻或異時單頻兩種方式，在對應(yīng)的時間內(nèi)利用電壓檢測模塊檢測電橋輸出端的電壓，解算出n個幅值和n個相位；

同時混頻時，

異時單頻時，

其中n為測量時將溫度均分的份數(shù)。