用于温度传感器原位在线校准的水三相点自动复现控制系统

温度传感器在长时间温度测量中会出现性能漂移导致测量误差,为现场实时校准温度传感器实现长期稳定的高精度测量,需要基于国际温标ITS-90规定的温度固定点,对传感器进行无人自主原位校准。水三相点是水、冰、气三相平衡共存的温度点,其温度为国际温标中的0.01℃固定点,是对传感器进行校准的最常用的固定温度点。水三相点瓶是再现水三相点的关键装置。相较于传统的玻璃外壳水三相点瓶,金属外壳的水三相点瓶更为耐用,更适用于自动原位校准。为了实现水三相点的自动浮现,根据高纯水自发相变原理,设计了一种基于半导体帕尔贴效应快速稳定复现水三相点的自动控制系统及其控制方法。利用热电制冷器(TEC)和温度控制器为金属水三相点瓶提供过冷环境,在基于模型的制冷调度算法控制下,实现了较长时间保持稳定的水三相点状态。实验室测试表明,该控制系统可以在150 min内达到0.01℃的温坪,并保持稳定的三相点温度20 min及温度波动度±1 mK。温度原位在线自动校准系统可以为深海、深空及偏远地区的高精度温度测量提供校准服务。

基于现场教学的单片机教学改革

分析了单片机教学现状及存在的问题,针对单片机课程实践性强的特点,对课程的教学内容进行更新、教学手段进行完善,提出了现场教学的改革思路,将理论教学与实践教学相结合,教中学,做中学,学中做,随意做,有效提高学生的工程实践能力。实践证明取得了显著的教学效果。

基于C8051F410片上系统微功耗液位变送器的设计

介绍基于C8051F410片上系统设计微功耗液位变送器的方法.利用其内部AD/DA模块,结合外围电路完成电压的采集和4~20 m A的电流变送,通过单片机引脚直接驱动LCD段式液晶,进行当前液位的显示,使用冒泡排序的滤波方法稳定采样、变送值.此系统为微功耗系统,采用24 V供电,工作电流在2 m A以下.本系统有两个量程(0~20 cm、0~50 cm),并给出了两个量程下的实际测量的数据记录,分析了测量误差的原因,给出了相应的改进措施.该系统设计方案对工业仪表的设计有一定的借鉴作用.

面向超短脉冲激光器泵浦源的驱动系统设计及应用

设计并实现了一种用于超短脉冲激光器泵浦源的驱动系统。该系统可以同时为五路半导体激光器提供高精度、高稳定度、高灵活性的恒温控制和恒流驱动。为了提高驱动系统的灵活性和可集成度,硬件部分采用上位机、控制、驱动、供电分开的模块化设计方案;基于嵌入式实时操作系统μC/OS-III开发了系统驱动程序,提高了实时性和扩展性,输出校正部分采用遗传算法优化的增量式PID算法,减少了系统的超调量和到达动态平衡的时间;驱动系统具有完备的保护措施,如软启动和关闭、驱动回路检测、过温保护等功能,确保了泵浦源的稳定运行。在实际应用中,半导体激光器温度稳定度优于0.035%,驱动系统输出电流稳定度优于0.001%。将研制的驱动系统集成到1.5μm飞秒光纤激光器中驱动五路半导体激光泵浦源,获得的种子激光、放大器的输出激光脉冲光谱、脉冲序列和单脉冲均可稳定运行;经过连续3 h的测试,1.5μm飞秒光纤激光器的输出功率稳定度为0.16%。