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高精度尺度电阻用空气恒温箱设计及优化

81    2019-09-29

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作者:刘董1, 迟宗涛1, 鲁云峰2, 崔诗晨1, 李钟晓1

作者单位:1. 青岛大学电子信息学院, 山东 青岛 266071;
2. 中国计量科学研究院, 北京 100013


关键词:仪器仪表技术;恒温箱;模糊PID控制;量值传递;PWM


摘要:

设计一款便携式空气恒温箱并对其优化,以满足尺度电阻的存放及高精度量值传递。温度控制系统以单片机为核心,通过模糊PID控制来调节PWM波占空比,进而改变功率电阻的发热量,实现温度调节;通过恒温箱不同供电方式对量值传递造成的干扰来分析和比较电源噪声;用高速采样器PXI-5922对温度控制系统在温度上升期、调整期和稳定期3个阶段的PWM波进行采样,分析各阶段占空比进而得到实验室温度下(19.5±0.5) ℃系统的功率消耗。经过数据分析,36 V电池可在实验室温度下为稳定状态的恒温箱持续供电(49.8±0.3)h。实验表明,恒温箱功耗低、噪声小、便携性强、稳定性高,满足尺度电阻存放和量值传递的要求。


Design and optimization of high precision air incubator for the standard resistance
LIU Dong1, CHI Zongtao1, LU Yunfeng2, CUI Shichen1, LI Zhongxiao1
1. College of Electronic Information, Qingdao University, Qingdao 266071, China;
2. National Institute of Metrology.China, Beijing 100013, China
Abstract: A portable air incubator was designed and optimized to meet the requirement of storage and value transfer of standard resistance. SCM was the core of the temperature control system. The method of fuzzy PID control was adopted to control the heat of the power resistance by adjusting the duty cycle of PWM wave, so as to realize temperature regulation. Analysis and comparison of power supply noise through interference caused by different power supply modes of the incubator. A high-speed sampler PXI-5922 was used to sample the PWM waves of the temperature control system in the period of temperature rise, adjustment and stability. The duty cycle of each stage was analyzed to obtain the power consumption of the system at laboratory temperature (19.5±0.5)℃. After data analysis, 36 V battery can continuously supply power for (49.8±0.3)hours when the incubator is stable at laboratory temperature. The test results show that the incubator has low power consumption, low noise, high portability and high stability. Therefore, it can meet the requirements of storage and value transfer of standard resistance.
Keywords: instrumentation technology;incubator;fuzzy PID control;value transfer;PWM
2019, 45(9):143-148  收稿日期: 2019-01-21;收到修改稿日期: 2019-04-29
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41804110)
作者简介: 刘董(1995-),男,山东潍坊市人,硕士,专业方向为信号获取与传感器技术
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