旋转部件温度参数同步无线测量技术研究

针对旋转部件温度参数原位同步测量和数据无线传输应用需求,研究了电能无线传输技术和空间光通信技术,设计了一套8通道小型温度参数遥测系统。该系统通过热电偶和铂电阻传感器实现8路温度参数的高精度准确测量,采用电磁感应和红外光通信技术实现电能和采集数据的同步无线传输。系统分析软件完成数据的实时存储、解析和可视化显示。搭建了20000 r/min的模拟旋转环境测试平台,进行系统功能和性能验证。系统温度采集精度优于0.15%,无线传输距离为15 mm,电能传输输出峰值功率可达5 V/400 mA,实测通信速率为10 Mbit/s,8通道同步采样速率为56 kHz。该系统实现了温度参数的分布式、高精度获取,为旋转部件的研制和维护提供了准确的温度依据。

机载探空温度传感器设计与研究

针对无人机开展高空气象探测的需求,本文设计了一种带防辐射罩铠装铂电阻温度传感器。首先,采用计算流体动力学(CFD)的方法计算出有无防辐射罩铠装铂电阻温度传感器在多物理场下的太阳辐射误差,并进行对比分析。然后,使用支持向量机(SVM)和粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)算法训练数据比较预测模型。最后,搭建低气压风洞实验平台模拟高空大气环境,对比实验数据与算法预测结果。实验表明,本文提出的带防辐射罩铠装铂电阻温度传感器测量的平均误差为0.0141 K,均方根误差为0.0150 K。

基于Proteus仿真的高精度温度控制器设计

利用PT100铂电阻作为传感器搭建电桥电路,提取温度变化信号。温度信号经放大后送入16位A/D转换器LTC1864进行采样,变成数字温度值。选用Atmega16微处理器作为检测控制核心,将数字温度值再次滤波和线性化处理,实现高精度温度测量与控制。整个设计过程借助Proteus实时仿真调试,逼真地再现了设计思想,大大缩短了设计调试周期。

氧化铂、钛过渡层对铂薄膜温度传感器性能的影响

铂(Pt)薄膜电阻具有体积小、结构简单、电阻温度系数(TCR)高和响应速度快的优点,结合MEMS技术可以实现发动机叶片温度的检测,但纯Pt与衬底之间的结合力较差,易导致薄膜失效。采用磁控溅射分别制备了氧化铂(Pt_(x)O_(y))和钛(Ti)过渡层的Pt薄膜电阻,分析了不同过渡层在不同温度(800,900,1000℃)下退火的微观形貌和电学性能,并分别测试了2种Pt电阻在900℃和1000℃下的稳定性。结果表明:1000℃退火的Pt/Pt_(x)O_(y)薄膜电阻的TCR值最大,达到了3434×10^(-6)/℃,Pt/Pt_(x)O_(y)薄膜电阻的电学性能优于Pt/Ti薄膜电阻,综合分析,900℃退火的Pt/Pt_(x)O_(y)薄膜电阻性能最优。

一种基于铂电阻的硅基MEMS热式流量传感器芯片研制

针对高精度微小流量测量场合对高稳定流量计的应用需求,介绍一种基于铂电阻的硅基MEMS热式流量传感器芯片的研制。利用铂电阻作为加热和测温电阻,提升MEMS流量传感器芯片的稳定性。将铂电阻制作于悬空介质层上,提升MEMS流量传感器芯片的响应速度和灵敏度。通过有限元仿真,优化MEMS流量传感器的芯片结构,使其铂电阻TCR与响应速度都有良好表现。通过优化封装结构,封装后的MEMS流量传感器芯片在0~200mL/min范围内具有较好的稳定性和响应,测量精度小于测量值的0.8%,满足绝大部分同类流量测量的技术需求。

一种航空温度压力组合传感器的设计与制备

设计了一种基于PT100感温元件和压力充油芯体的温度压力组合传感器。感温元件采用铠装铂电阻总体设计结构,通过快速响应封装和精度调节技术,优化了温度部分的响应时间和精度。压力传感器芯片采用绝缘体上硅(SOI)材料,解决了高温漏电流问题。基于耐高温充油封装,搭配二极管/电阻网络补偿方法,传感器实现了-55~150℃温区内的高精度输出。通过振动特性仿真分析,验证了传感器总体结构的稳定性和可靠性。测试结果表明,传感器温度精度达到A级,25℃下压力精度为-0.19%FS,线性度为-0.13%FS,温度漂移为-0.0045%FS/℃。传感器最大外廓尺寸为Φ26 mm×85 mm,质量为130 g。

铂电阻测温的非线性补偿算法分析

针对铂电阻测温时存在的本质非线性特征,分析了产生非线性误差的主要原因,阐明了反向分度函数法、牛顿迭代法、查表法等几种主要铂电阻非线性补偿算法的原理与特点,并利用基于单片机的温度测控系统的实测数据作为样本,在Matlab仿真环境下,按不同的曲线拟合阶次和方式等条件,对这些算法的补偿误差进行了对比分析。结果表明:采用分段最小二乘曲线拟合法既简单又能有效地减少补偿误差;在相同条件下,牛顿迭代法的补偿精度高于反向分度函数法和查表法。

高精度温度测控系统

介绍了一种高精度温度测控系统,该系统以STC89C51 RC单片机为控制核心,由前端小信号温度检测与滤波电路和移相调压电路等组成。针对铂热电阻测温存在非线性误差的特点,从软件和硬件两方面进行误差修正和补偿,以保证测温精度。同时,采用积分分离PID控制算法和最优控制参数整定方法以达到提高控温精度的目的。而且,以电加热水温作为系统控制对象,用铂热电阻Pt100为温度传感器,对研制的温度测控系统进行了反复调试,并测量了大量实验数据。实验结果表明:不仅所用测量和控制方法是可行的,而且系统的测量精度达到了±0.04℃,控制精度达到了±0.5℃.

基于AT89C51单片机的高精度测温系统的研制

对特殊的环境温度进行测量,不仅要求测量的实时性,而且要求测量的精确度,使测量的温度达到既定的标准。因此作者介绍了一种应用铂电阻进行高精度的温度测量系统,系统中以Pt100铂电阻作为测温传感器,采用最小二乘法来消除测温系统的非线性,并应用24位Σ-Δ高性能模数转换器AD7714对所输入的模拟信号进行模/数转换。AD转换器AD7714的应用保证了0.001℃的测量分辨率,最小二乘法的非线性优化使系统的测量误差小于0.01%。

三线制铂电阻高精度测温方法

基于可补偿引线电阻影响的三线制铂电阻测量电路提出了一种高精度测温方法。该方法利用双积分ADC ,采用比例法测量铂电阻的阻值 ,并可补偿测量电路的误差。误差分析表明 ,在环境温度变化± 10℃的条件下 ,对 0～ 5 0 0℃测温范围其测温误差不大于10 - 3。

基于柔性MEMS皮肤技术温度传感器阵列的研究

采用MEMS皮肤技术,在聚酰亚胺柔性衬底上成功研制出8×8阵列铂薄膜热敏电阻温度传感器。实验采用热氧化硅片为机械载体,以便于旋涂液态聚酰亚胺柔性衬底上器件的加工。最后用湿法腐蚀方法将柔性器件从载体上释放下来。试验表明聚酰亚胺衬底上的铂薄膜热敏电阻与温度的变化具有良好的线性,其电阻温度系数达0.0023/℃。与固态聚酰亚胺膜衬底相比,采用旋涂液态聚酰亚胺解决了制备中遇到的两大主要困难:其一,消除了涂聚酰亚胺衬底与载体界面之间的气泡,聚酰亚胺衬底表面能保持良好平整度;其二,制备过程中由于热循环而使柔性衬底产生的热膨胀明显减小。这种柔性温度传感器阵列易贴于高曲率物体表面以探测小面积温度场分布。

一种低流速气体流量传感器的研制

提出一种基于温差测量原理测量低流速气体流量的方法并进行了实验验证.传感器由一对集成温度传感器芯片与片状铂电阻热源构成,专门设计的片上恒流供电电路保证了热源加热功率的稳定.对该流量传感器样品进行测试,结果表明它能够提供与方根流速近似成线性关系的输出.在低于 0.5 cm/s的低流速下,该传感器具有数十至数百毫伏的输出信号幅度,其测量下限可低至0.5 cm/s.这与理论分析结果基本相符.该流量传感器在低流速条件下具有高灵敏度和较高的稳定性.

多项式直接拟合在铂电阻高精度测温中的研究

尽管铂电阻“非线性校正”有多种方法,或校正的温区范围不宽,或校正的计算过程颇为复杂等,通用性不强.这里在对铂电阻非线性函数求逆运算常见手段简要总结后,采用最小二乘法结合权函的方法,对铂电阻正温区按3种区段进行了拟合运算,得到了三次、四次多项式系数,并给出了拟合运算误差分布图.在0～650 ℃温区范围内,应用四次多项式拟合运算,最大误差仅为0.003℃.最后简要分析了C语言运算精度与实算数据,进一步证实了多项式直接拟合的优越性.

一种应用于高电压的温度测量系统

为使铂电阻高压测温系统测温精度符合要求,采用硬件校正和软件补偿方式解决铂电阻阻值与温度的非线性。测量系统采用A/D转换器及光纤传输解决高低压的绝缘。用温控制箱模拟一定范围的温度变化和标准温度计联用,对硬件较正电路的输出采用最小二乘法处理。试验结果证明该方法的测量误差≤±0.5°C。

基于铂电阻的高精度温度采集系统校准研究

针对基于铂电阻的温度传感器在采集和传输的过程中出现的误差而引起的测量误差,提出了采用硬件和软件补偿双重校准方法的温度采集系统设计方案。实验证明:该系统的测温误差小于0.05℃,具有精度高、分辨率高和抗干扰能力强的优点,可应用于对温度测量精度要求较高的环境中。

基于遗传算法的铂电阻温度传感器非线性校正方法

遗传算法是具有全局寻优特点的一种新型最优化方法.针对铂电阻传感器经验公式的非线性问题使用遗传算法对其进行了优化研究.简要地介绍了遗传算法的基本原理和运算规则,具体地描述了使用遗传算法实现铂电阻传感器系数拟合的步骤和程序.作为一种有效的优化手段,能够完成优化软件具有的功能,具有一定的工程应用价值.

铂电阻温度传感器非线性校正的新方法

根据正反馈原理 ,本文提出了铂电阻非线性校正基于级数展开和基于准相对误差最小的两种新方法 ,给出了参数设计的解析表达式。设计及实际应用表明 ,这些方法简单、实用、有效 。

基于STC89C52的多路温度传感器标定系统

针对工业领域中温度传感器需要标定的问题,设计了一种可以同时对多路温度传感器进行标定和特性分析的系统。系统包括以STC89C52单片机为核心的硬件电路和在PC机上运行的软件程序。介绍了标定和分析的方法、硬件电路和软件设计。本系统实现了在0℃～100℃范围内标定和分析多种温度传感器采集的温度值。用该标定系统标定过的温度传感器的各项误差均在应用允许范围内。

基于噪声抵消技术的高精度温度测量系统

温度控制的精度对精密工业产品的质量有着决定性的影响,而高精度的温度测量则是温度控制的前提;采用铂电阻PT1000作为温度传感器,与参考电阻串联后由恒流源驱动,较好解决了传感器引线电阻、自热效应问题;然后采集信号经过调理放大和24位A/D转换后,再通过单片机校正控制和噪声抵消算法进行处理,较好实现了测量误差和温漂的校准及噪声抵消,大大提高了温度测量的精确度和稳定度;实验结果表明,温度测量误差小于0.01℃,系统性能稳定。

基于遗传算法的半导体激光器温度控制系统

针对半导体激光器工作温度随时间变化存在漂移和不稳定的问题,提出了基于遗传算法的半导体激光器温度控制系统.将单片机、铂电阻和TEC半导体制冷器分别作为系统的处理器、温度敏感器和温控执行器,通过遗传算法模型来分析被控对象的物理特性,利用遗传算法的快速搜索能力来训练温度控制的权系数,并对设计的系统进行实验验证.结果表明,该系统的温度控制精度为±0. 002℃,控制范围为5~70℃,超调量低于8%,能够实现高精度和宽范围的控制效果,具有较好的工程应用价值.