气象微波辐射计温控系统的设计与实现

论文摘要

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。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 占美娟

导师: 田加胜

关键词: 恒温控制,恒温结构,算法,测温电路,驱动电路

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 气象学,自动化技术

单位: 华中科技大学

基金: 湖北省重大科技创新计划项目《气象微波辐射计的研制》

分类号: P414;TP273

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.003796

总页数: 72

文件大小: 3639K

下载量: 37

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