本文關(guān)鍵詞：探空儀溫度傳感器的封裝與測試

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【摘要】：長期以來,人們致力于大氣探測設(shè)備的研究。迄今為止,無線電探空儀已經(jīng)成為重要的氣象觀測設(shè)備之一。常見的探空儀大氣探測高度為10km至30km甚至更高。高空大氣中,濕度檢測范圍從0%RH(相對濕度)到100%RH。氣壓檢測范圍從1080hPa(百帕)到10hPa甚至更低。溫度檢測范圍從40℃到-90℃甚至更低。國外探空儀技術(shù)已經(jīng)非常成熟,而國內(nèi)技術(shù)相對落后。進口探空儀價格昂貴,且國內(nèi)氣象監(jiān)測所需探空儀數(shù)量巨大,所以有必要研發(fā)具有自主產(chǎn)權(quán)的探空儀。本論文主要研究探空儀溫度傳感器及其封裝結(jié)構(gòu),解決高空惡劣環(huán)境溫度測量問題,設(shè)計相關(guān)測試電路。本文研究工作主要包括以下方面：本文設(shè)計的溫度傳感器為薄膜式鉑電阻溫度傳感器。溫度傳感器被設(shè)計成折彎形,減小了芯片面積,縮短了溫度響應時間。采用半導體制作工藝完成芯片制備。薄膜式鉑電阻溫度傳感器具有測溫線性度好,熱響應時間短,可重復測量,制作工藝簡單等優(yōu)點。本文著重于探空儀溫度傳感器的封裝研究。采用傳統(tǒng)的電路封裝工藝完成基于PCB基座的芯片封裝,實現(xiàn)了溫度傳感器的機械保護和電學連接。當探空儀溫度傳感器用于高空探測時,會面臨太陽輻射帶來的顯著測溫誤差。本文采用涂覆反輻射涂層削弱了太陽輻射的影響。調(diào)研發(fā)現(xiàn),諸多的金屬本身具有較強的反輻射能力。為了滿足反輻射波段寬,反射率高,實用性條件,最終選擇鋁金屬作為本論文的反輻射材料,并研究了相關(guān)制備工藝。文中反射涂層的制作方法有磁控濺射金屬鋁和蘸涂鋁銀漿兩種方式。采用磁控濺射鋁膜時,設(shè)置合適的濺射參數(shù),以此保證鋁膜反輻射率達到最高。實驗中,濺射鋁膜的反射效果好。蘸涂鋁銀漿方法的關(guān)鍵在于配制出具有高反射率的鋁銀漿。本文中,鋁銀漿的配制材料為鋁銀粉,松香水以及光漆。通過實驗對比發(fā)現(xiàn),當三者質(zhì)量比為1：3：2時,制得的鋁膜具有最高的反輻射率。蘸涂鋁銀漿制得的鋁膜反射效果相比于濺射鋁膜有所下降,但是其制作成本低,易于批量制備。這兩種方法具有各自的優(yōu)缺點。本文設(shè)計了探空儀溫度傳感器測試系統(tǒng)。硬件上,采用DA和AD實現(xiàn)傳感器的激勵和輸出,C51單片機完成信息采集、數(shù)據(jù)處理以及通信。軟件上,使用單片機C語言完成信號處理、數(shù)據(jù)標定、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ�。通過測試,給出溫度傳感器性能。探空儀溫度傳感器的測溫誤差在±0.3℃以內(nèi),熱響應時間小于1s,具有較好的長期重復性和可靠性,反輻射涂層能夠消除絕大多數(shù)的輻射影響,使得測量精度大幅度上升。
【關(guān)鍵詞】：探空儀 鉑電阻 太陽輻射 測試
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P414;TP212.11
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 探空儀及探空儀溫度傳感器簡介9-13
• 1.2 研究內(nèi)容與設(shè)計指標13-14
• 1.2.1 研究內(nèi)容13-14
• 1.2.2 設(shè)計指標14
• 1.3 論文組織結(jié)構(gòu)14-15
• 第二章 溫度傳感器相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀15-27
• 2.1 溫度傳感器15-21
• 2.1.1 傳統(tǒng)的溫度傳感器15-19
• 2.1.2 MEMS溫度傳感器現(xiàn)狀19-21
• 2.2 溫度傳感器封裝21-25
• 2.2.1 常見溫度傳感器封裝21-23
• 2.2.2 探空儀溫度傳感器封裝23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-27
• 第三章 探空儀溫度傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及封裝27-39
• 3.1 探空儀溫度傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計27-29
• 3.1.1 溫度傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計27-28
• 3.1.2 溫度傳感器的工藝實現(xiàn)28-29
• 3.2 探空儀溫度傳感器的封裝流程29-30
• 3.3 反輻射涂層工藝研究30-38
• 3.3.1 太陽輻射影響31-32
• 3.3.2 膜材料的選擇32-34
• 3.3.3 涂層工藝的實現(xiàn)34-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 溫度傳感器測試電路的軟硬件實現(xiàn)39-53
• 4.1 硬件電路系統(tǒng)設(shè)計39-43
• 4.1.1 C8051F350型單片機40-41
• 4.1.2 電源模塊41
• 4.1.3 液晶輸出模塊41-42
• 4.1.4 系統(tǒng)PCB版圖的繪制42-43
• 4.2 軟件系統(tǒng)的設(shè)計43-52
• 4.2.1 D/A模塊控制43-45
• 4.2.2 A/D模塊控制45-48
• 4.2.3 SMBus通信模塊48-51
• 4.2.4 液晶顯示模塊控制51-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 第五章 探空儀溫度傳感器性能測試53-65
• 5.1 靜態(tài)特性測試53-57
• 5.1.1 測試系統(tǒng)搭建53-54
• 5.1.2 特性測試54-57
• 5.2 動態(tài)特性測試57-59
• 5.2.1 測試系統(tǒng)搭建57-58
• 5.2.2 響應時間測試58-59
• 5.3 反輻射涂層效果測試59-63
• 5.3.1 測試系統(tǒng)搭建59-61
• 5.3.2 反輻射涂層效果測試與對比61-63
• 5.4 本章小結(jié)63-65
• 第六章 總結(jié)65-67
• 6.1 總結(jié)65
• 6.2 存在問題及改進65-67
• 致謝67-69
• 參考文獻69-73
• 作者簡介73

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1 張關(guān)鳴;;無線電氣象探空儀[J];電子技術(shù);1964年05期

2 顏國跑;廖可文;劉義兵;;GTS1-2A型探空儀業(yè)務(wù)化試驗結(jié)果分析評估[J];科技創(chuàng)業(yè)月刊;2013年07期

3 ;[J];;年期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 王英;賀曉東;多海偉;;400M電子探空儀探測資料應用初探[A];第26屆中國氣象學會年會第三屆氣象綜合探測技術(shù)研討會分會場論文集[C];2009年

2 華行祥;;小場地惡劣天氣探空球施放技術(shù)[A];中國氣象學會2005年年會論文集[C];2005年

3 李金輝;賀文彬;羅俊頡;梁谷;田顯;馬振華;;TK-2氣象探測火箭的應用研究[A];第28屆中國氣象學會年會——S9大氣物理學與大氣環(huán)境[C];2011年

4 張聰娥;陳建基;;59型探空儀與L波段電子探空儀探測數(shù)據(jù)對比分析[A];第26屆中國氣象學會年會第三屆氣象綜合探測技術(shù)研討會分會場論文集[C];2009年

5 李偉;郭啟云;趙培濤;;L波段電子探空儀測量結(jié)果不確定度分析[A];經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變與自主創(chuàng)新——第十二屆中國科學技術(shù)協(xié)會年會（第二卷）[C];2010年

6 王英;賀曉東;;400M電子探空儀系統(tǒng)旁瓣抓球的判斷及處理[A];中國氣象學會雷達氣象學委員會第三屆學術(shù)年會文集[C];2008年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉慶海;探空儀溫度傳感器的封裝與測試[D];東南大學;2015年

2 徐文靜;GTS電子探空儀碳濕敏元件性能測試結(jié)果及其應用[D];中國氣象科學研究院;2006年

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本文編號：1068462