基于恒定功率的热式流量计设计与测试

针对热式流量计的温度漂移问题,提出了一种恒定功率模式下的热式流量计结构,并对其数字校准方法进行了研究。与传统热式流量计相比,增加了环境探头,该探头内嵌于流体管道壁。各传感器之间采用隔热措施,利用环境探头和感温探头测量得到的电压信号进行实时数字校准。采用音速喷嘴法燃气表检验装置对流量计进行检测。检测结果显示:流量在0.016~0.25 m^(3)/h范围内误差率小于0.5%,流量在0.25~6 m^(3)/h范围内误差率小于1.0%,温度漂移现象有效改善。

基于大电流通态压降法的SiC MOSFET模块结温标定方法研究

本文提出了一种应用在大电流通态压降法测量SiC MOSFET模块结温中的低自热标定方法。针对标定过程中的模块电压漂移现象,采用SiC MOSFET模块热-电耦合模型对其温升过程进行仿真并找出导致电压漂移的诱因。为了降低标定短脉冲下的通态压降不稳定和自发热导致的SiC MOSFET模块电压漂移现象,根据热-电耦合模型的仿真结果设计了一种低自热标定方法,并设计实验进行验证。相比于传统的单脉冲标定方法,本文所提出的低自热标定方法自发热最大下降34%,模块自发热导致的结温监测误差由最初的26.9℃降低为7.6℃。

应变测量仪的自校准电路设计及应用

为解决应变测量仪在使用分流法进行校准时存在的费时耗力效率低下、精度不足等问题,实现应变信号的高精度采集,研究并设计了低漂移、低噪声的自校准电路,程控配置采集通道和校准信号,拟合出采集信号和自校准信号之间的函数关系式,获取校准系数,对应变测量结果进行校正,有效降低应变测量的温度漂移误差和噪声误差,满足应变测量仪精度的指标要求。

基于TOF测量的红外光电测距传感器研制

为了满足智能设备的高精度、无接触、远距离测量需求,研制了基于TOF测量原理的红外光电测距传感器。设计了基于IO_LINK的单总线通信系统和基于MCU的数据处理系统。对距离值和温漂进行标定,采用环境光补偿方法改进光路结构。验证了IO_LINK单总线系统和MCU数据处理系统的稳定性及室外工作的可靠性。

铂电阻测温系统温度补偿方法

本文通过对铂电阻测温系统的研究 ,提出一种通过软件实现的 ,利用两个非精确恒定温度环境进行标定的温度补偿算法 ,这种算法使补偿后的精度等级达到 0 .1% FS。本文给出的分析方法和措施 。

激光陀螺捷联惯性组合的全温度标定方法

给出了激光陀螺捷联惯性组合(IMU)的误差模型,研究了一种利用双轴带温控箱速率转台的参数标定方法,标定出了 IMU 在各种环境温度下的模型参数,通过温度补偿有效地减小了IMU 的导航误差。试验结果表明:该方法标定精度较高,适用于中等精度 IMU 的参数标定。

自动与人工观测气温差异偏大的原因及影响分析——以143个国家基准站为例

利用143个国家基准站2002—2010年自动与人工逐日平行观测资料进行对比分析,评估自动观测与人工观测气温的差异,着重分析两者存在的较大差异及其发生原因,并利用惩罚最大t检验(PMT)方法结合台站元数据中自动观测仪器变化信息,客观评价自动观测对气温序列均一性的影响。结果表明:(1)51.29%、54.14%、67.18%的自动观测日平均、日最高、日最低气温大于人工观测值,差值在±0.2℃之间的百分率分别为78.8%、63.1%、60.9%,平均对比差值分别为0.05、0.09、0.15℃,标准差为0.14、0.22和0.15℃,各气温要素的差值、绝对差值和标准差随自动观测时间的增长并无明显的增大或减小的趋势,且空间分布各有不同;(2)通过对对比差值、绝对差值、标准差的分类比较、逐步筛选发现,少数台站自动与人工观测值差异较大,对于采集自同一传感器的不同气温要素,平均、最高、最低气温的差值表现也不尽一致。经PMT检验,在平均气温、最高气温和最低气温的绝对差值最大的20个站中分别有35%的台站的月平均气温序列、35%的台站的月平均最高气温序列和25%的台站的月平均最低气温序列由于自动观测仪器变化引起序列的非均一;(3)分析认为:温度传感器检定更换而导致的仪器示值误差变化会造成自动与人工观测对比差值跳变,而温度传感器或数据采集器等电子元器件的零点漂移会导致自动观测气温严重偏离人工观测值,这两种因素会导致自动与人工观测气温差异偏大,也是自动观测仪器变化导致气温序列产生非均一断点的可能原因。建议加强自动观测数据的监测与质量控制,增加观测仪器检定示值误差订正,并采取硬件、软件补偿等方法,实现温度零点补偿,尽可能地减小或消除仪器误差,提高自动观测资料的准确性。

硅压阻式压力传感器智能校准系统设计

针对硅压阻式压力传感器存在非线性和温度漂移的现象,设计了一种传感器线性化与温度补偿的智能校准系统。系统由上位机、下位机两部分组成,上、下位机通过RS485接口通信。下位机选用C8051F350作为主控制器,实现压力和温度的采集、处理及传输。上位机应用软件使用LabVIEW编写,实现规范化多项式拟合算法。试验表明该系统能够满足硅压阻式压力传感器线性化和温度补偿的要求。

红外系统辐射特性探测功能设计

红外可以获得可见光难以获取的目标景物信息,红外辐射特性作为一种重要的光学表征方式,目前广泛应用于目标的跟踪和识别。某光电经纬仪具备中波红外跟踪功能,针对目标红外特性探测的需求,需要对其红外系统继续设计改造。本文结合设备实际情况,分析了红外辐射特性测量系统的组成及工作方式,从红外辐射温度漂移补偿、红外辐射标定方程获取、相机动态范围计算几个方面对该光电经纬仪进行改造设计,通过试验对改造后的指标进行测试验证,结果表明设计方案合理,能够达到预期目标。

微型航姿系统中三轴MEMS加速度计组合误差建模方法

根据微机械(MEMS)加速度计的测量原理对其误差源进行了分析,并研究了微型航姿系统中加速度计的非正交零偏以及温度特性.基于加速度计输出电压随温度变化的规律,利用分温度段对加速度计进行六位置标定的方法建立加速度计的误差模型,并应用于微型航姿系统,实现加速度计的实时补偿.多次实验结果表明,加速度计的误差模型校正了加速度计的非正交零偏耦合误差,实时有效地补偿加速度计的温度漂移误差,测量值的均方差最大减小了0.3 N/kg,零偏减小至0.2 N/kg以内.该误差模型具有良好的重复性,有效提高了系统的精度.

基于FPGA的延时精确校准在等效采样中的应用

对一些高频信号如超宽带雷达回波信号,由于其带宽通常在几百兆以上很难对其进行实时采样,通常利用FPGA配合可编程延时芯片对回波信号进行等效采样。由于延时芯片延时值存在温度漂移和各个延时芯片之间的延时值存在差异的问题。设计了一种基于FPGA的延时精确校准方案,使延时芯片的延时值随温度漂移最小化。实验结果表明该延时精确校准方案可行,在高频信号的采集中有很好的参考价值。

多基准源实时自校正技术的研究

在铂电阻测温电路中 ,采用多基准源进行实时自校正 ,通过对来自多基准源信息的智能化数据处理 ,将测量系统的整体精度提高问题转换为基准源的精度提高问题 ,解决了传统基于桥路测量原理铂电阻测温的局限性。该方法消除了电桥测量原理本身存在的非线性 ,拓宽了测量范围 ,解决了提供电桥基准电流源的温度漂移问题 ,消除了引线电阻所带来的附加误差 ,解决了电桥之后信号调理电路及A/D转换的零点漂移和灵敏度漂移问题 ,从而实现铂电阻测温的高精度和长期稳定性。

低温漂便携式水平校正仪设计

为了给潜艇航行自动化提供可用信息 ,满足潜艇部分仪器工作平台实时水平校正的要求 ,利用NS4 5 /P2数字输出双轴倾角传感器设计了一种便携式水平校正仪 ,并通过实验对倾角传感器零点温漂进行了补偿。实际应用表明 ,该水平校正仪转换线性好 ,工作稳定 ,可实时。

地基中波红外测量系统的灰度漂移补偿

灰度漂移是地基中波红外测量系统标定和测量的主要误差来源之一。通过研究外场辐射标定时环境温度对中波红外测量系统输出灰度的影响,发现了灰度随环境温度漂移的规律,找到了灰度漂移的原因,推导了环境温度与灰度漂移的关系,提出了基于环境温度的灰度漂移补偿方法。实验结果表明,文中所提方法能有效补偿红外测量系统的灰度漂移量,降低中波红外测量系统受环境温度变化引起的灰度漂移。

基于温度校准的数字压力校验仪的设计和实现

针对现场测试需求,将标准温度作为压力补偿模型的影响量来源,设计了基于温度校准的数字压力校验仪。校验仪利用上位机程序获得标准温度和内置温度传感器输出值对应列表,建立温度修正模型,确保参与压力显示的温度引入量准确,能有效降低温度传感器漂移带来的影响。

探测器温度对非制冷红外热像仪人体测温的影响与修正

非制冷红外焦平面热像仪用于人体测温时,需要红外热像仪具有较高的测温精度。而针对非制冷红外热像仪,随着环境温度以及吸收红外辐射的增加,将会产生较为严重的温度漂移现象,这会影响到红外探测器的响应特性,从而导致测温精度受到一定的影响。为了消除这一影响,提出了一种新的校准方法,该方法可以实现探测器温度在10℃~50℃之间变化时对非制冷红外热像仪的高精度校准。同时,对该校准方法的效果进行实验验证。结果表明：经过校准后的红外热像仪,探测器温度漂移对测温精度的影响明显降低。

三轴磁通门传感器温漂误差分析及其校正方法

本文通过温漂补偿实验分析了三轴磁通门传感器的温漂特性,并提出基于最小二乘法的温漂补偿模型对传感器进行温漂误差校正。物理实验与实测数据校正结果表明,考虑温漂误差校正是必要的,温漂补偿模型不仅能有效地校正传感器的温漂误差,而且在系统误差校正的基础上进行传感器的温漂误差校正还能进一步提高传感器的测量精度。

一种用于船载卫星天线的角速度计零漂校正方法

在船载卫星天线指向控制应用中,为补偿MEMS角速度计零点温度漂移量,提高天线的姿态测量准确性和跟踪控制性能,提出了一种实时校正角速度计零点温度漂移的方法。该方法结合圆锥扫描原理,利用卫星天线接收信号功率的扫描数据来计算指向角误差。通过对指向角误差累计数据的判别,动态估计零点漂移趋势,然后对零点进行补偿。试验结果说明该方法可以有效补偿温度漂移。

适用于数字电源的新型温度自校准片上振荡器的设计

设计了一种应用于数字电源的新型温度自校准高精度片上振荡器。该振荡器利用片内集成的环形振荡器作为"温度传感器",环形振荡器的偏置电流设计成与热力学温度成正比,输出时钟信号频率对温度变化高度敏感,以此作为温度校准的参考信号,经过数字自校准算法产生控制RC振荡器充电电流大小的信号,校准RC振荡器输出时钟频率,从而完成片上实时温度自校准的功能。采用双比较器加SR触发器对称结构,降低比较器延迟误差。电路基于0.18μm BCD工艺模型,采用Cadence和Hspice进行仿真。仿真结果表明,在–55^+155℃温度范围内,振荡器输出中心频率为10.1 MHz,振荡器的频率随温度变化的偏移量在±0.6%以内。

带恒温控制与自校正的硅铝异质结构压力传感器研究

传统硅基压力传感器普遍具有灵敏度低、温漂和时漂明显等半导体器件固有属性.本文提出的硅铝异质结构MEMS压力传感器及其恒温控制和自校正方法可一定程度上解决该问题.采用SOI硅片制造了具有压阻放大效应的新型硅铝异质结构压力传感器芯片,利用有限元仿真验证了其有效性.随后为其设计了恒温控制封装结构和自适应优化目标值PID加热控制策略,采用热稳态分析验证了该恒温控制封装的合理性.传感器采用AD5420可调电流源来模拟传感器的标定压力,在传感器发生一定时漂特性后更新传感器的输出特性,完成自校正操作.实验表明单个应力敏感硅铝异质结构在恒温系统控制下达到0.283 mV/V/kPa的灵敏度,结合温度参考结构的差分输出,传感器的热零点漂移系数从-6.92×10-1%FS/℃减小至-1.51×10^(-3)%FS/℃,且可达到±5.5 kPa的预测误差,同时自校正操作将传感器最大预测误差从-6.1 kPa减小至5.0 kPa.本文提出的硅铝异质结构压力传感器的温度补偿与时漂补偿方案对优化压阻式压力传感器的综合性能有着一定的借鉴意义.