高精度恒温箱测控系统的优化设计

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《合肥工业大学》 2010年

高精度恒温箱测控系统的优化设计

高峰  

【摘要】： 为了保证高精密测量仪器工作在正常的条件下,充分发挥仪器的性能,需要对周围的环境温度进行严格的控制。本课题在原有恒温箱的测控系统的基础上以提高温度控制的精度,减小温度控制的过渡过程时间,降低测控系统的硬件成本为目标,进行了优化设计。 本文重点研究了高精度的温度测量技术。文中首先对NTC热敏电阻的热特性和电特性进行了探讨,通过对传感器的重新标定和建模,使传感器在18℃~22℃的温度范围内达到了0.01℃的测量精度;然后提出了一种基于NTC热敏电阻的多通道测温方案。该方案采用比较测量法,消除了恒流源的不确定性对测量精度的影响;采用高性能的模拟开关进行切换,实现了多通道测温。最后,详细介绍了其硬件电路的设计和软件的设计。实验表明,该测温系统在18℃~22℃的范围内,温度测量精度可达±0.02℃,测量分辨率为0.001℃。 文中采用系统辨识的方法确立了恒温箱的数学模型为二阶无滞后模型。讨论了PID控制理论在温度控制系统中的应用,介绍了PID控制算法数字化的方法;引入了模糊控制思想并设计了模糊控制器。通过对两种算法的仿真比较,采用了模糊PID算法对恒温箱系统进行控制。最后,建立了新的温度测控系统并进行了实验。结果表明:单点温度的波动性小于±0.02℃,温度控制的过渡过程时间小于8000秒,达到了预期目标。

【关键词】：
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH811
【目录】：

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