CN108801491B - 星上测温系统及星上测温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种星上测温系统及星上测温方法，所述的星上测温系统包括电路容纳空间；在所述的电路容纳空间中设置有第一电路(1)、第二电路(2)；第一电路(1)包括电阻R1、第一恒流源(13)、第一二次电源(14)、第一电阻连接位置(15)；第一电阻连接位置(15)的一端分别接地、连接第一恒流源(13)的一端；第一电阻连接位置(15)的另一端分别连接遥测电压连接端、第一恒流源(13)的另一端、电阻R1的一端；电阻R1的另一端连接第一二次电源(14)。与现有的技术相比，本发明的有益效果：测温精度大幅提高，可以达到铂电阻的标定精度。
Description
技术领域
本发明涉及航天器热控制领域，具体的，涉及一种星上测温系统及星上测温方法。
背景技术
随着空间技术的迅猛发展和空间任务的不断拓宽，对单机载荷的热控要求也越来越高。例如星敏支架，控温精度高达±0.1℃。要实现该控温精度，其测温精度必须比控温精度高一个量级，即测温精度优于±0.05℃。
目前星上的测温元件主要采用热敏电阻，测温误差主要有以下几方面：
1、测温元器件的误差
①对于一般的单机，控温范围较宽，热敏电阻的最小标定按1℃进行标定，无法满足高精度测温需求；
②热敏电阻温度和阻值的对应关系为非线性关系，星上一般采用二次多项式来拟合，在曲率较大的地方，温度和电阻的拟合误差较大，导致测量误差较大。
2、线阻误差
由于测温精度要求较高，引线阻值对测量误差的影响不能忽略。
3、热敏电阻自热引起的误差
热敏电阻自热一般为1℃/mW，由于热敏电阻的阻值较大，自热引起的误差不能忽略。
4、温度漂移误差
星上二次电源电压波动导致的温度漂移。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种星上测温系统及星上测温方法。
根据本发明提供的一种星上测温系统，包括电路容纳空间；在所述的电路容纳空间中设置有第一电路、第二电路；第一电路包括电阻R1、第一恒流源、第一二次电源、第一电阻连接位置；第一恒流源的一端与第一恒流源的另一端之间形成第一电阻连接位置；第一恒流源的一端接地；第一恒流源的另一端分别连接遥测电压连接端、电阻R1的一端；电阻R1的另一端连接第一二次电源；第二电路包括电阻R4、第二恒流源、第二二次电源、第二电阻连接位置；第二恒流源的一端与第二恒流源的另一端之间形成第二电阻连接位置；第二恒流源的一端接地；第二恒流源的另一端分别连接遥测电压连接端、电阻R4的一端；电阻R4的另一端连接第二二次电源。
优选的，第一电路中的第一恒流源与第二电路中的第二恒流源为同一个恒流源；第一电阻连接位置和第二电阻连接位置为同一个电阻连接位置；第一二次电源和第二二次电源是同一个二次电源；电阻R1、电阻R4是同一个电阻；在所述的电阻连接位置上，可拆卸的连接有电阻R2、电阻R3，或者可拆卸的连接有测温元件；电阻R2、电阻R3之间串联连接或并联连接。
优选的，在所述的第一电阻连接位置上连接有测温元件；第二电阻连接位置上连接有电阻R2、电阻R3，电阻R2、电阻R3之间串联连接或并联连接。
优选的，所述的星上测温系统包括如下模块：
计算测量模块：读取第二电路的测量值，根据第二电路的测量值得到修正值；根据所述的修正值，得到第一电路的补偿值；读取第一电路的测量值，根据第一电路的补偿值修正第一电路的测量值，得到测温元件的实际阻值。
优选的，所述的星上测温系统包括如下模块：
温度模块：将所述的测温元件的实际阻值转化为温度。
优选的，所述的测温元件的实际阻值通过以下计算式得到：
其中，RT,a表示测温元件的实际阻值；R3,s表示电阻R3的标准值；R3,m表示电阻R3的测量值；R2,s表示电阻R2的标准值；R2,m表示电阻R2的测量值；RT,m表示测温元件的测量值；下标s表示标准值，下标m表示测量值，下标a表示校对值。
根据本发明提供的一种星上测温方法，利用所述的星上测温系统，进行温度的测量。
优选的，所述的星上测温方法包括如下步骤：
读取第二电路的测量值，根据第二电路的测量值得到修正值；根据所述的修正值，得到第一电路的补偿值；读取第一电路的测量值，根据第一电路的补偿值修正第一电路的测量值，得到测温元件的实际阻值。
优选的，所述的测温元件的实际阻值通过以下计算式得到：
其中，RT,a表示测温元件的实际阻值；R3,s表示电阻R3的标准值；R3,m表示电阻R3的测量值；R2,s表示电阻R2的标准值；R2,m表示电阻R2的测量值；RT,m表示测温元件的测量值；下标s表示标准值，下标m表示测量值，下标a表示校对值。
与现有的技术相比，本发明的有益效果：测温精度大幅提高，可以达到铂电阻的标定精度，如在轨的铂电阻测温精度达到±0.05℃。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是星上测温系统中第一电路的结构示意图；
图2是星上测温系统中第二电路的结构示意图。
图中示出：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种星上测温系统，包括电路容纳空间；在所述的电路容纳空间中设置有第一电路1、第二电路2；第一电路1包括电阻R1、第一恒流源13、第一二次电源14、第一电阻连接位置15；第一恒流源13的一端与第一恒流源13的另一端之间形成第一电阻连接位置15；第一恒流源13的一端接地；第一恒流源13的另一端分别连接遥测电压连接端、电阻R1的一端；电阻R1的另一端连接第一二次电源14；第二电路2包括电阻R4、第二恒流源25、第二二次电源26、第二电阻连接位置27；第二恒流源25的一端与第二恒流源25的另一端之间形成第二电阻连接位置27；第二恒流源25的一端接地；第二恒流源25的另一端分别连接遥测电压连接端、电阻R4的一端；电阻R4的另一端连接第二二次电源26。
在这里，第一电路1中的第一恒流源13与第二电路2中的第二恒流源25为同一个恒流源；第一电阻连接位置15和第二电阻连接位置27为同一个电阻连接位置；第一二次电源14和第二二次电源26是同一个二次电源；电阻R1、电阻R4是同一个电阻；在所述的电阻连接位置上，可拆卸的连接有电阻R2、电阻R3，或者可拆卸的连接有测温元件11；电阻R2、电阻R3之间串联连接或并联连接。
在变化例中，在所述的第一电阻连接位置15上连接有测温元件11；第二电阻连接位置27上连接有电阻R2、电阻R3，电阻R2、电阻R3之间串联连接或并联连接。
如图1所示的第一电路1是星上温度遥测电路，图1中示出测温元件11，电阻R1为匹配的标准电阻。测温元件11测量采用四线制接线方法，恒流源提供恒定电流，遥测回路采集电压，由于遥测回路阻抗较大，电流几乎不会分流，因此可以精确测量测温元件11的阻值，通过测温元件11的阻值获取对应的遥测温度，该方法可以消除导线阻值引入的测量误差。
如图2所示的第二电路2，作为标准电阻遥测电路，与图1相似，其中电阻R2和电阻R3为标准电阻，电阻R1为匹配的标准电阻。其目的是通过标准电阻遥测电路来校正测温元件11的温度测量。星上每次测量测温元件11前，先检查标准电阻遥测电路中标准电阻R2和R3的读数，以此来修正零点、自热和增益的漂移引起的误差，然后对测温元件11进行补偿运算，获得精确读数。在这里，测温元件11具体为铂电阻。
具体的，所述的星上测温系统包括如下模块：
计算测量模块：读取第二电路2的测量值，根据第二电路2的测量值得到修正值；根据所述的修正值，得到第一电路1的补偿值；读取第一电路1的测量值，根据第一电路1的补偿值修正第一电路1的测量值，得到测温元件11的实际阻值。
具体的，所述的星上测温系统包括如下模块：
温度模块：将所述的测温元件11的实际阻值转化为温度。
具体的，所述的测温元件11的实际阻值通过以下计算式得到：
其中，RT,a表示测温元件11的实际阻值；R3,s表示电阻R3的标准值；R3,m表示电阻R3的测量值；R2,s表示电阻R2的标准值；R2,m表示电阻R2的测量值；RT,m表示测温元件11的测量值；下标s表示标准值，下标m表示测量值，下标a表示校对值。
根据本发明提供的一种星上测温方法，利用上述的星上测温系统，进行温度的测量。
具体的，所述的星上测温方法，包括如下步骤：读取第二电路2的测量值，根据第二电路2的测量值得到修正值；根据所述的修正值，得到第一电路1的补偿值；读取第一电路1的测量值，根据第一电路1的补偿值修正第一电路1的测量值，得到测温元件11的实际阻值。
具体的，所述的测温元件11的实际阻值通过以下计算式得到：
其中，RT,a表示测温元件11的实际阻值；R3,s表示电阻R3的标准值；R3,m表示电阻R3的测量值；R2,s表示电阻R2的标准值；R2,m表示电阻R2的测量值；RT,m表示测温元件11的测量值；下标s表示标准值，下标m表示测量值，下标a表示校对值。
更进一步优选的，测温元件11采用铂电阻pt100或者pt1000来替代热敏电阻，铂电阻的线性度非常好，采用一次多项式即可准确拟合温度和阻值的对应关系，减小拟合误差。
测温元件11的地面标定精度要优于其测温精度。
第一恒流源13、第二恒流源25提供恒定的激励电流，选择范围在100～1000μA。
标准电阻和匹配电阻都具有较高的稳定性，其阻值大小根据遥测电路来确定。
通过标准电阻遥测电路，即第二电路2，来校准测温元件11。
下面对本发明进行更为具体的说明。
现通过具体的实施例详细说明本发明的星上测温系统。例如星敏支架控温需求±0.1℃，因此测温精度要求优于±0.05℃。图1和图2分别为第一电路1星上温度遥测电路示意图和第二电路2标准电阻遥测电路示意图。采用铂电阻pt100作为测温元件11；采用四线制接线方法，第一恒流源13、第二恒流源25提供激励电流，消除导线阻值引入的测量误差；通过对比第二电路2，来校正测温元件11的遥测温度。
星上铂电阻pt100在[10，30]范围内的标定精度优于±0.05度，第一恒流源13、第二恒流源25的激励电流700uA，匹配电阻R1的标准值为100Ω，电阻R2的标准值为100Ω，电阻R3的标准值为110Ω。通过标校测温元件11，实现在轨测量精度±0.05℃，控温精度达到±0.1℃。
所述的测温元件11的实际阻值通过以下计算式得到：
其中，RT,a表示测温元件11的实际阻值；R3,s表示电阻R3的标准值；R3,m表示电阻R3的测量值；R2,s表示电阻R2的标准值；R2,m表示电阻R2的测量值；RT,m表示测温元件11的测量值；下标s表示标准值，下标m表示测量值，下标a表示校对值。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (2)
1.一种星上测温系统，其特征在于，包括电路容纳空间；
在所述的电路容纳空间中设置有第一电路(1)、第二电路(2)；
第一电路(1)包括电阻R1、第一恒流源(13)、第一二次电源(14)、第一电阻连接位置(15)；
第一恒流源(13)的一端与第一恒流源(13)的另一端之间形成第一电阻连接位置(15)；
第一恒流源(13)的一端接地；第一恒流源(13)的另一端分别连接遥测电压连接端、电阻R1的一端；
电阻R1的另一端连接第一二次电源(14)；
第二电路(2)包括电阻R4、第二恒流源(25)、第二二次电源(26)、第二电阻连接位置(27)；
第二恒流源(25)的一端与第二恒流源(25)的另一端之间形成第二电阻连接位置(27)；
第二恒流源(25)的一端接地；第二恒流源(25)的另一端分别连接遥测电压连接端、电阻R4的一端；
电阻R4的另一端连接第二二次电源(26)；
所述第一电阻连接位置(15)可拆卸连接测温元件(11)；
还包括计算测量模块：读取第二电路(2)的测量值，根据第二电路(2)的测量值得到修正值；根据所述的修正值，得到第一电路(1)的补偿值；读取第一电路(1)的测量值，根据第一电路(1)的补偿值修正第一电路(1)的测量值，得到测温元件(11)的实际阻值；
所述第二电阻连接位置(27)上连接有电阻R2、电阻R3，电阻R2、电阻R3之间串联连接或并联连接；
第一电路(1)中的第一恒流源(13)与第二电路(2)中的第二恒流源(25)为同一个恒流源；
第一电阻连接位置(15)和第二电阻连接位置(27)为同一个电阻连接位置；
第一二次电源(14)和第二二次电源(26)是同一个二次电源；
电阻R1、电阻R4是同一个电阻；
在所述的电阻连接位置上，可拆卸的连接有电阻R2、电阻R3，或者可拆卸的连接有测温元件(11)；
电阻R2、电阻R3之间串联连接或并联连接；
星上每次测量测温元件11前，先检查标准电阻遥测电路中标准电阻R2和R3的读数，以此来修正零点、自热和增益的漂移引起的误差，然后对测温元件11进行补偿运算，获得精确读数；
包括如下模块：温度模块：将所述的测温元件(11)的实际阻值转化为温度。
2.一种星上测温方法，其特征在于，利用权利要求1所述的星上测温系统，进行温度的测量：包括如下步骤：读取第二电路(2)的测量值，根据第二电路(2)的测量值得到修正值；根据所述的修正值，得到第一电路(1)的补偿值；读取第一电路(1)的测量值，根据第一电路(1)的补偿值修正第一电路(1)的测量值，得到测温元件(11)的实际阻值。
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