【摘要】：隨著空間精密測(cè)量技術(shù)的發(fā)展,各種高精度儀器在航天器上的應(yīng)用日益增多。為了保證高精度儀器的工作性能,常采用高精度溫度監(jiān)測(cè)與控制的方法,以保持儀器所處溫度環(huán)境的穩(wěn)定性。目前,某些精密儀器的測(cè)溫和控溫精度需求已經(jīng)達(dá)到mK量級(jí)。溫敏鉑電阻由于具有穩(wěn)定度高,線性度好的特點(diǎn),是目前最為常用的高精度測(cè)溫傳感器,而電阻測(cè)量是鉑電阻測(cè)溫系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)上述現(xiàn)狀,本課題將設(shè)計(jì)一種等效測(cè)溫精度達(dá)到1mK,并且能夠在衛(wèi)星星載變溫環(huán)境中正常工作的Pt1000鉑電阻測(cè)量?jī)x器。本文詳細(xì)分析了國(guó)內(nèi)外鉑電阻測(cè)量技術(shù)的研究現(xiàn)狀,綜合考慮電阻測(cè)量系統(tǒng)中引線電阻、熱電動(dòng)勢(shì)、電路漏電流、測(cè)量噪聲和溫漂等因素對(duì)測(cè)量精度的影響,提出一種適用于衛(wèi)星變溫環(huán)境下的高精度鉑電阻測(cè)量方案。并研制了一套能夠在變溫環(huán)境下對(duì)Pt1000鉑電阻測(cè)量精度達(dá)到3.9ppm的電阻測(cè)量系統(tǒng)。主要研究?jī)?nèi)容如下:1、針對(duì)傳統(tǒng)電阻測(cè)量系統(tǒng)中測(cè)量精度難以達(dá)到所需指標(biāo)的問(wèn)題,本文首先分析對(duì)比了各種電阻測(cè)量原理并確立了比例法方案。建立了比例法電阻測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型并據(jù)此完成系統(tǒng)的誤差分析,提出采用分壓比例的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)了噪聲峰峰值低于2ppm的信號(hào)采集模塊和噪聲峰峰值低于2ppm的低噪聲激勵(lì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研制。最終完成的系統(tǒng)在對(duì)電阻測(cè)量時(shí)噪聲峰峰值低于3.9ppm,能夠滿(mǎn)足本課題所需要求。2、針對(duì)電阻測(cè)量系統(tǒng)在衛(wèi)星所處的變溫環(huán)境下工作時(shí),由于系統(tǒng)自身溫漂導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果漂移的問(wèn)題,本文建立了系統(tǒng)溫漂模型并根據(jù)各模塊的溫漂特性進(jìn)行分析,確定了系統(tǒng)溫漂的主要來(lái)源為參考電阻。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行溫漂特性檢測(cè),獲得其溫漂規(guī)律。提出了一種采用溫度自檢——軟件擬合校正的方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)溫漂的補(bǔ)償。最終完成的測(cè)量系統(tǒng)在10℃到40℃工作溫度范圍內(nèi)工作時(shí),由于自身溫漂對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)的誤差小于3.9ppm。3、結(jié)合上述設(shè)計(jì)研制實(shí)現(xiàn)了一套完整的高精度阻值測(cè)量系統(tǒng),同時(shí)設(shè)計(jì)了基于高穩(wěn)定性電阻組合的Pt1000模擬裝置,并以超級(jí)測(cè)溫儀為參考基準(zhǔn)進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)量精度的對(duì)比驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在以超級(jí)測(cè)溫儀作為參考基準(zhǔn)的情況下,該系統(tǒng)在10℃到40℃溫度范圍內(nèi)工作時(shí),對(duì)833Ω到1250Ω范圍內(nèi)(等效于Pt1000測(cè)量溫度范圍-42℃到65℃)的電阻測(cè)量精度達(dá)到3.9ppm。
【圖文】：

a) 高聯(lián) 6622A b) CTR9000圖 1-1 基準(zhǔn)級(jí)電橋測(cè)量?jī)x器調(diào)制電流測(cè)量法的設(shè)備通常用于基準(zhǔn)級(jí)的電阻精度傳遞，原理復(fù)雜，體積龐，，實(shí)驗(yàn)條件極其嚴(yán)格，設(shè)備價(jià)格也極其昂貴，并不適用于簡(jiǎn)便快捷的應(yīng)用級(jí)溫測(cè)量領(lǐng)域。

高精度測(cè)溫中的阻值測(cè)量?jī)x器
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V44;TH811

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本文編號(hào)：2691217