本文關(guān)鍵詞：探空儀溫度傳感器的封裝與測(cè)試

  更多相關(guān)文章： 探空儀 鉑電阻 太陽(yáng)輻射 測(cè)試

【摘要】：長(zhǎng)期以來(lái),人們致力于大氣探測(cè)設(shè)備的研究。迄今為止,無(wú)線電探空儀已經(jīng)成為重要的氣象觀測(cè)設(shè)備之一。常見(jiàn)的探空儀大氣探測(cè)高度為10km至30km甚至更高。高空大氣中,濕度檢測(cè)范圍從0%RH(相對(duì)濕度)到100%RH。氣壓檢測(cè)范圍從1080hPa(百帕)到10hPa甚至更低。溫度檢測(cè)范圍從40℃到-90℃甚至更低。國(guó)外探空儀技術(shù)已經(jīng)非常成熟,而國(guó)內(nèi)技術(shù)相對(duì)落后。進(jìn)口探空儀價(jià)格昂貴,且國(guó)內(nèi)氣象監(jiān)測(cè)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(cè)量問(wèn)題,設(shè)計(jì)相關(guān)測(cè)試電路。本文研究工作主要包括以下方面：本文設(shè)計(jì)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(jì)成折彎形,減小了芯片面積,縮短了溫度響應(yīng)時(shí)間。采用半導(dǎo)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(cè)溫線性度好,熱響應(yīng)時(shí)間短,可重復(fù)測(cè)量,制作工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)了溫度傳感器的機(jī)械保護(hù)和電學(xué)連接。當(dāng)探空儀溫度傳感器用于高空探測(cè)時(shí),會(huì)面臨太陽(yáng)輻射帶來(lái)的顯著測(cè)溫誤差。本文采用涂覆反輻射涂層削弱了太陽(yáng)輻射的影響。調(diào)研發(fā)現(xiàn),諸多的金屬本身具有較強(qiáng)的反輻射能力。為了滿足反輻射波段寬,反射率高,實(shí)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(shí),設(shè)置合適的濺射參數(shù),以此保證鋁膜反輻射率達(dá)到最高。實(shí)驗(yàn)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(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn),當(dāng)三者質(zhì)量比為1：3：2時(shí),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(diǎn)。本文設(shè)計(jì)了探空儀溫度傳感器測(cè)試系統(tǒng)。硬件上,采用DA和AD實(shí)現(xiàn)傳感器的激勵(lì)和輸出,C51單片機(jī)完成信息采集、數(shù)據(jù)處理以及通信。軟件上,使用單片機(jī)C語(yǔ)言完成信號(hào)處理、數(shù)據(jù)標(biāo)定、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ�。通過(guò)測(cè)試,給出溫度傳感器性能。探空儀溫度傳感器的測(cè)溫誤差在±0.3℃以內(nèi),熱響應(yīng)時(shí)間小于1s,具有較好的長(zhǎng)期重復(fù)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(cè)量精度大幅度上升。
【關(guān)鍵詞】：探空儀 鉑電阻 太陽(yáng)輻射 測(cè)試
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(jiǎn)介9-13
• 1.2 研究?jī)?nèi)容與設(shè)計(jì)指標(biāo)13-14
• 1.2.1 研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.2.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)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(jiàn)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(jì)及封裝27-39
• 3.1 探空儀溫度傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-29
• 3.1.1 溫度傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-28
• 3.1.2 溫度傳感器的工藝實(shí)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(yáng)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(shí)現(xiàn)34-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 溫度傳感器測(cè)試電路的軟硬件實(shí)現(xiàn)39-53
• 4.1 硬件電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)39-43
• 4.1.1 C8051F350型單片機(jī)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(jì)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(cè)試53-65
• 5.1 靜態(tài)特性測(cè)試53-57
• 5.1.1 測(cè)試系統(tǒng)搭建53-54
• 5.1.2 特性測(cè)試54-57
• 5.2 動(dòng)態(tài)特性測(cè)試57-59
• 5.2.1 測(cè)試系統(tǒng)搭建57-58
• 5.2.2 響應(yīng)時(shí)間測(cè)試58-59
• 5.3 反輻射涂層效果測(cè)試59-63
• 5.3.1 測(cè)試系統(tǒng)搭建59-61
• 5.3.2 反輻射涂層效果測(cè)試與對(duì)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(wèn)題及改進(jìn)65-67
• 致謝67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 作者簡(jiǎn)介73

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本文編號(hào)：1068462