实用噪声温度计系统研究

发布时间：2017-12-29 01:01

本文关键词：实用噪声温度计系统研究　出处：《中国计量大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：作为热力学计量中温度的基本单位,开尔文将依据玻尔兹曼常数值重新定义。噪声法是目前可实现的既能测量玻尔兹曼常数又能直接测量热力学温度的方法之一。研制高性能的噪声温度计用于热力学温度测量,不仅对于国际温标的不断发展有参考价值,在工业、国防等领域也有着广泛的发展前景。以中国计量科学研究院的基准噪声温度计系统为基础,搭建了一套实用噪声温度计系统。系统由固定点、温度探测电阻、放大滤波电路、模数转换电路及数字相关器等构成。文中论述了系统工作原理,阐述了硬软件搭建方案和核心器件的实现过程。其中,本文主要研究工作如下:1.设计了一种用于-50~200℃的200Ω高精密固定电阻器及其保护装置。经实验得电阻测量精度为1.0×10-7,电阻温度系数为4×10-6(1/K),稳定性为5ppm。2.设计了一款新型数字相关器,搭建了相关器的硬件电路。硬件电路由MCU处理器EP4CE6E22C8N、USB2.0接口CY7C68013A、高速光纤收发器HFBR-2526/1527及模数转换芯片AD7626组成。3.编写了相关器的控制程序、USB的固件程序、接口的驱动程序及利用Lab VIEW编写了上位机程序实现数据的采集。其中,经测试得数据传输速度可以达到27MB/s。4.搭建了实用噪声温度计系统并利用量子电压对其进行了标定。标定温度与理论温度相差2.1466m K,随机误差为7.85ppm,两通道合成不确定度为11.32u K/K。5.分别将量子电压及水三相点作参考源,利用实用噪声温度计测量了镓点温度。量子电压为参考源,测量温度与理论温度相差6.5447m K,随机误差为21.6ppm,两通道合成不确定度为11.88u K/K;水三相点为参考源,测量温度与理论温度相差9.97m K,随机误差为36.5ppm,两通道合成不确定度为14.16u K/K。6.改进系统硬件电路,调整测量频率带宽由10K~50KHz提升至10K~600KHz,测量时间由190h缩减至12h。
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【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH811

【参考文献】