气象微波辐射计温控系统的设计与实现

发布时间：2020-09-02 19:52

　　 温度是影响气象微波辐射计工作稳定度和测量精度的重要因素之一,本论文基于实际应用工程需求,研制了一款恒温控制器对气象微波辐射计的接收机进行温度控制,研究内容主要包括恒温控制系统测温电路与控温电路的设计与调试,恒温结构的设计、搭建与测试,已成功用于辐射计接收前端,提高了辐射计测量系统的精度与稳定性。本文所研究的恒温控制器与传统的温控系统相比,具有复杂度更小、精度更高的优势。论文主要完成以下几方面的工作:在恒温结构设计方面,分析了半导体制冷片的工作特性及其最佳工作状态,介绍了相关散热方式,并对比各种保温传热材料的差异,最终选择铜板作为导热材料,铝盖和玻璃棉为隔热材料,并对该结构进行实验测试与改进;系统的控温算法采取PID控制算法,在详细阐述PID控制算法原理以及参数整定的基础之上讨论了改进的PID算法。另外介绍了系统的干扰抑制并提出相应的解决方法;在系统硬件设计方面,对比各种温度传感器的性能,基于精度与测温范围的实际工程需求,本文选择选择铂电阻PT-1000作为该系统的温度传感器。AD采样芯片采用集成式芯片LTC2983,介绍了其采样过程及相关寄存器配置。选择FPGA控制芯片EP4CE6E2217N作为控温电路主控芯片,通过PID算法输出控制量加载到驱动电路上控制TEC工作,通过分析H桥和继电器的优劣特性,选择两路继电器作为驱动开关实现驱动电路的设计。最后对该系统进行辐射计测试。实际测试效果为:当空间点温度变化10℃以内,控温50℃时,控温点温度的均方根值为0.0090,峰峰值为0.06℃。当辐射计稳定工作时,各通道输出电压仅变化了几个毫伏。可知,该温度控制器明显改善了辐射计的温漂问题,提高了辐射计工作的稳定度。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P414;TP273
【部分图文】：

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文Q хT 料本身决定。C 工作原理分析运用珀尔帖元件级联制成的，其结构如图 2.1 所示，P 型半都要通过金属结（一般选用铝或者铜）来进行级联，单个珀尔量是有限的，因此在实际应用中，通常是把许多珀尔帖元件级使用陶瓷基板夹住，陶瓷基板夹的力度不可过大否则会影响性和绝缘性要好。当 TEC 通电后，顶端电流由负温差电势流界吸收热量，温度降低；底端电流由正温差电势流向负温差电，温度升高，如果一直保持电流方向不变，则回路中的载流子形成顶端为冷端，底端为热端的状态。若电流方向改变，则冷

图 2.2 空气自然对流散热原理图流散热热是指在空气自然对流散热的基础上在散高散热效率，其原理如图 2.3 所示。采用空它的散热效果明显优于空气自然对流散热小系统体积[30-31]。空气强制对流散热多用于图 2.3 空气强制对流散热原理图效率很高，是空气自然对流散热和空气强

如图 2.2 所示。空气自然对流散热只能依靠片的热传导性能、空气的流动速度以及空气产热量不大的系统中。图 2.2 空气自然对流散热原理图流散热热是指在空气自然对流散热的基础上在散高散热效率，其原理如图 2.3 所示。采用空它的散热效果明显优于空气自然对流散热小系统体积[30-31]。空气强制对流散热多用于

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本文编号：2811032