CN104374488A - 航天器在轨检漏用高精度双通道测温电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可以嵌入航天器在轨检漏仪器内对检测结果进行温度补偿的双通道测温电路，包括四线制热敏电阻，微电流恒流源，高精度标准电阻，24位AD采样芯片，DSP核心处理器和液晶显示等部分组成；DSP核心处理器与点阵液晶屏电连接，处理器分别对称地电连接两路的测温电路，每个测温回路包括微电流恒流源、高精度标准电阻、带有一路屏蔽地线的四线制热敏电阻传感器和24位AD采样部件，恒流源为串联的高精度标准电阻和四线制热敏电阻传感器供电，通过采样部件实现高精度标准电阻和热敏电阻传感器的分压比率的测量，处理器分别与恒流源和采样部件电连接并利用热敏电阻阻值与温度的关系，采用对数拟合方法进行数据处理，得到温度，实现高精度的双通道测温。

Description

航天器在轨检漏用高精度双通道测温电路

技术领域

本发明属于测温技术领域，具体而言，本发明涉及一种航天器在轨检漏过程中的用于对压力进行温度补偿的高精度双通道测温电路。

背景技术

目前，我国航天器舱体总漏率在轨检测技术方案采用压力变化在轨检漏方法，温度成为该检漏方法准确性的主要影响因素，因此，需要对检漏结果进行温度补偿，测温精度直接影响其检漏结构的准确性；而目前航天器总装检漏过程中使用的成熟高精度测温设备属于单机设备，且均为国外产品，无法嵌入式兼容到在轨检漏仪器中，而国内研发测温电路精度又无法满足检漏需求。

通常，一般测温电路用的温度采集电路采用惠斯通电桥法，如图1所示。其中，该温度采集电路包括参考电阻1、比例臂电阻2、温度传感器3和比例臂电阻4，由于该电路在硬件信号采集上具有非线性，要想实现高精度温度测量必须降低或者消除测温电路的非线性，其桥臂电阻等自热和接触热都会影响测温精度，而难以满足精度要求。

发明内容

本发明目的是提供一种可以嵌入航天器在轨检漏仪器内对检测结果进行温度补偿的高精度双通道测温电路，该测温电路具有优于±0.02℃的高精度，能够消除温度变化对检漏结果带来的影响。

本发明所提供的具体方案如下：

本发明的嵌入航天器在轨检漏仪器内对检测结果进行温度补偿的高精度双通道测温电路，主要包括DSP核心处理器和与其电连接的128×64点阵液晶屏，DSP核心处理器分别对称地电连接两路测温电路，每个测温回路包括微电流恒流源、高精度标准电阻、带有一路屏蔽地线的四线制热敏电阻传感器和24位AD采样部件，其中，微电流恒流源为串联的高精度标准电阻和四线制热敏电阻传感器供电，通过24位AD采样部件实现标准电阻和热敏电阻传感器的分压比率的测量，从而得到热敏电阻传感器的阻值，DSP核心处理器分别与微电流恒流源和24位AD采样部件电连接并利用热敏电阻阻值与温度的关系，采用对数拟合方法进行数据处理，得到温度，实现高精度的双通道测温。

其中，微电流恒流源为能提供100uA微小电流的恒流源，优选ADS1247芯片。

其中，DSP核心处理器为TMS320F28335数字信号处理器。

其中，24位AD采样部件为24位高精度的ADS1255芯片。

其中，高精度标准电阻为25KΩ的高精度标准电阻。

由于采取以上技术方案，本发明具有以下优点：

1)采用微电流恒流源分压比率式测温电路，消除传统桥式电路的非线性、线路的等效电阻压降、传感器自身热和接触电势对高精度测量的影响；

2)采用DSP作为数据处理器，通过测得的比率得到传感器电阻值的变化，利用热敏电阻阻值与温度的关系，采用对数拟合方法，实现对从阻值向温度的转化，通过校准各项系数，实现高精度测量。

3)采用一个DSP核心处理器，双通路对称测温电路，保证相互的一致性和独立性，实现双通道高精度温度测量。

附图说明

图1现有技术中测温桥式电路的示意图。

其中，1参考电阻；2比例臂电阻；3温度传感器；4比例臂电阻。

图2为本发明的嵌入航天器在轨检漏仪器内对检测结果进行温度补偿的某一路高精度测温电路的示意图。

其中，5为微电流恒流源；6为高精度标准电阻；7为热敏电阻传感器；8为24位AD采样部件；

图3本发明的嵌入航天器在轨检漏仪器内对检测结果进行温度补偿的高精度双通测温电路示意图。

其中，9为DSP数字信号处理器；10为128×64的点阵液晶屏。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

参照图2，图2显示了本发明的双路测温电路中某一路测温电路的示意图。其中，测温回路包括微电流恒流源5如ADS1247芯片、高精度标准电阻6、带有一路屏蔽地线的四线制热敏电阻传感器7和24位AD采样部件8，例如ADS1255芯片；其中，微电流恒流源5为串联的高精度标准电阻6和四线制热敏电阻传感器7供电，通过24位AD采样部件8实现标准电阻6和热敏电阻传感器7的分压比率的测量，从而得到热敏电阻传感器7的阻值。图3显示了本发明的嵌入航天器在轨检漏仪器内对检测结果进行温度补偿的高精度双通测温电路示意图。该高精度的双通路测温电路主要包括DSP核心处理器9(TMS320F28335数字信号处理器)和与其电连接的128×64点阵液晶屏10，DSP核心处理器9分别对称地电连接有双通路的测温电路，DSP核心处理器9分别与微电流恒流源5和24位AD采样部件8电连接并利用热敏电阻阻值与温度的关系，采用对数拟合方法进行数据处理，得到温度，实现高精度的双通道测温。

在一具体的实施方式中，高精度标准电阻为25KΩ的高精度标准电阻。

本发明设计采用TI公司的ADS1247芯片提供100uA的微小电流的恒流源为25KΩ的高精度电阻和热敏电阻串联电路供电，采用比对测量的原理，以TMS320F28335数字信号处理器作为核心控制处理器，利用24位高精度ADS1255芯片差分输入，实现热敏电阻传感器的输出的电压比率测量，进而得到高精度的热敏电阻阻值，通过热阻关系数值拟合实现高精度的温度测量。由于采用一个核心处理器，双通路对称测温电路的形式，保证了一致性和相互独立性，实现高精度双通道测温采集。其测温结果的数据处理方式主要是通过分压比率测量结果N，与恒流源A和标准电阻R按公式1计算得到热敏电阻Rt，利用热敏电阻阻值Rt与温度T的关系，采用对数拟合方法如公式2所示，实现对从阻值向温度的转化，并通过不同温度点的校准，各项系数ai，其中i＝1,2,3…，实现高精度测温，将结构显示在128×64的点阵液晶屏上。本发明创新性地利用微电流和标准电阻比对测量的方法，有效消除线路的等效电阻压降和电阻计传感器的自身热和接触电势对高精度测量的影响。

分压比率值与热敏电阻阻值相互转换关系如公式1所示：

$N=\frac{\mathrm{Rt}\×A}{R\×A}=\frac{\mathrm{Rt}}{R}...\left(1\right)$

式中：N为所测得分压比率；Rt为热敏电阻阻值；R为高精度标准电阻阻值；A为微电流；

热敏电阻阻值与温度间转化关系如公式2所示：

$\ln \mathrm{Rt}=a_0+\frac{a_1}{T}+\frac{a_2}{T^2}+\frac{a_3}{T^3}...\left(2\right)$

式中：Rt热敏电阻阻值；T为温度；a_i为校准系数；

本发明创新性地利用微电流和标准电阻比对测量的方法，有效消除线路的等效电阻压降和电阻计传感器的自身热和接触电势对高精度测量的影响，实现高精度测温，经过国家计量机构进行校准计量，得到其测温精度优于±0.02℃，分辨率达0.0001℃，测量稳定性优于0.01℃，可作为航天器在轨检漏的温度补偿关键部件，消除温度变化对舱内压力变化的影响，提高航天器在轨检漏的精度。

尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，我们可以对上述实施方式进行各种改变和修改，但这些都不脱离本发明的精神和所附的权利要求所记载的范围。

Claims (7)

1.可嵌入到航天器在轨检漏仪器内对检测结果进行温度补偿的双通道测温电路，主要包括DSP核心处理器和与其电连接的128×64点阵液晶屏，DSP核心处理器分别对称地电连接两通道的测温电路，每个测温回路包括微电流恒流源、高精度标准电阻、带有一路屏蔽地线的四线制热敏电阻传感器和24位AD采样部件，其中，微电流恒流源为串联的高精度标准电阻和四线制热敏电阻传感器供电，通过24位AD采样部件实现标准电阻和热敏电阻传感器的分压比率的测量，从而得到热敏电阻传感器的阻值，DSP核心处理器分别与微电流恒流源和24位AD采样部件电连接并利用热敏电阻阻值与温度的关系，采用对数拟合方法进行数据处理，得到温度，实现高精度的双通道测温。

2.如权利要求1所述的双通道测温电路，其中，微电流恒流源为能提供100uA微小电流的恒流源。

3.如权利要求2所述的双通道测温电路，其中所述恒流源为ADS1247芯片。

4.如权利要求1-3任一项所述的双通道测温电路，其中，DSP核心处理器为TMS320F28335数字信号处理器。

5.如权利要求1-3任一项所述的双通道测温电路，其中，24位AD采样部件为24位高精度的ADS1255芯片。

6.如权利要求1-3任一项所述的双通道测温电路，其中，高精度标准电阻为25KΩ的高精度标准电阻。

7.如权利要求1-3任一项所述的双通道测温电路，其中，四线制热敏电阻传感器采用FLUKE 5641/5642高精度测温传感器。