相对重力仪高稳定性恒温系统的设计与实现

作     者：王智奇 吴宗坤 杨晔 宋丽薇 朱学毅 WANG Zhiqi;WU Zongkun;YANG Ye;SONG Liwei;ZHU Xueyi

作者机构：天津航海仪器研究所天津300131 

基　　金：天津市重大专项科技项目(19ZXJRGX00030) 

出 版 物：《传感器与微系统》 (Transducer and Microsystem Technologies)

年 卷 期：2022年第41卷第5期

页      码：80-83页

摘      要：自研国产便携式相对重力仪的重力测量精度指标要求优于20×10^(-8) m/s^(2),而其零长弹簧重力敏感器因存在不可消除的温度效应影响,要求工作点的温度变化幅度不可超过0.001℃才能满足实际测量需求。为此,必须研究重力仪的温度特性,并研制高精度温控系统。针对弹簧式重力敏感器,从重力仪的热结构、温控电路和控制算法等方面进行分析与研究,设计和实现一种两级三路高稳定性恒温控制系统。该系统以比率桥式电路实现高精度测温,设计数字分段式Smith-PID预估复合控制律,通过内高外低的温度梯度控制,使重力敏感器处于设定的恒温环境中。经试验考核表明:在同一恒温热结构下,Smith-PID预估复合控制律实现的控制效益优于常规PID控制律。在Smith-PID预估复合控制律作用下,外界环境温度为室温时,重力敏感器所处的内部工作点的温度稳定性优于0.0005℃;外界环境温度为-20~+45℃交替变温时,该内部工作点的温度稳定性优于0.001℃。

主 题 词：相对重力仪 弹簧式重力敏感器 恒温控制 比率桥式电路 分段式Smith-PID 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 081102[081102] 0811[工学-水利类] 

D　O　I：10.13873/J.1000-9787(2022)05-0080-04

馆 藏 号：203111162...