CN112611392A - 一种加速度计智能精密温控装置 - Google Patents
一种加速度计智能精密温控装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112611392A CN112611392A CN202011185811.5A CN202011185811A CN112611392A CN 112611392 A CN112611392 A CN 112611392A CN 202011185811 A CN202011185811 A CN 202011185811A CN 112611392 A CN112611392 A CN 112611392A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- accelerometer
- heat insulation
- stage
- temperature
- temperature control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 63
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 32
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
- G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
一种加速度计智能精密温控装置，包括加速度计组合本体、保温材料、第一级隔温结构、第二级隔温结构、第一级加温片、第二级加温片、加速度计，采用双层隔温+两级温控方案，使得加速度计与惯性导航系统内部环境温度有效隔离，同时也提升了温控系统的控制灵敏度，为高精度控制提供了保障，隔温效果好、控温精度高，能够实现控温快启动。
Description
技术领域
本发明涉及一种加速度计智能精密温控装置，属于惯性导航信息测量领域。
背景技术
石英挠性加速度计作为惯性导航系统的核心组件之一，在航空航天、国防军事等领域中具有很广泛的应用，其性能、工作精度往往直接影响着整个系统能否正常运行，故探索如何提高加速度计测量精度的方法已成为惯性技术领域研究的一个至关重要的内容。而加速度计的测量精度，除了与本身的设计方案、技术工艺、制作材料等有关，还与其所处的工作环境，尤其是工作温度有关。工作环境温度的变化会引起元器件热胀冷缩与材料物理参数变化，最终主要反映在其标度因子与零偏上，以至于在目前的发展过程中，已成为制约加速度计性能的一个重要方面。因此，通过定量定性分析工作环境温度对加速度计工作性能的影响，并在此基础上研究如何提高加速度计输出精度的方法很有必要。
温度控制装置采用硬件恒温结构，使其工作于恒温环境中，以尽量减小其在运行过程中的温度变化量。不仅成本低、易实现，而且在兼具精度较高的同时还具有很强的普遍适用性，因而在国内外的工程实践中得到了大量运行与应用，但传统温控装置存在隔温能力差、控温精度低、温控时间长的缺点，急需一种克服上述缺点的温控装置。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统温控装置存在隔温能力差、控温精度低、温控时间长的问题，提出了一种加速度计智能精密温控装置。
本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
一种加速度计智能精密温控装置，包括加速度计组合本体、保温材料、第一级隔温结构、第二级隔温结构、第一级加温片、第二级加温片、加速度计，用于插装加速度计并对加速度计进行温控的加速度计组合本体上设置有三处加速度计安装座，所述加速度计分别安装于对应加速度计安装座内，加速度计靠近加速度计安装座的尾端均安装有控温用第二级加温片，所述第二级隔温结构覆盖于插装完毕的加速度计与加速度计安装座上，所述加速度计组合本体于加速度计安装完毕后通过第一级隔温结构进行整体隔温，用于进一步提升隔温效果的保温材料封装于第一级隔温结构外侧，第一级隔温结构与保温材料间设置有第一级加温片，加速度计组合本体通过第一级隔温结构、第二级隔温结构实现双层隔温并通过第一级加温片、第二级加温片实现两级控温。
还包括测温传感器，所述测温传感器设置于加速度计组合本体表面，具体型号为PT1000。
所述加速度计内部均设置有PT1000测温传感器。
所述测温传感器封装于加速度计组合本体表面，将采集的温度信息通过外部电路转化为PWM脉冲控制信号，为第一级加热片加热实现一级主动控温。
所述加速度计通过内部PT1000测温传感器采集温度信息，并通过外部电路转化为PWM脉冲控制信号，为第二级加热片加热实现二级主动控温。
所述第一级隔温结构、第二级隔温结构均使用铝合金材料，表面均需涂覆保温材料。
所述加速度计与加速度计组合本体的加速度计安装座间还设置有陶瓷垫片加强隔热效果。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明提供的一种加速度计智能精密温控装置，采用双层隔温+两级温控方案，使得加速度计与惯性导航系统内部环境温度有效隔离，同时也提升了温控系统的控制灵敏度，为高精度控制提供了保障，对加速度计系统进行控制精度优于0.05℃，有效控制加速度计漂移，隔温效果好、控温精度高，能够实现控温快启动。
附图说明
图1为发明提供的加速度计精密温控装置总体布局图；
图2为发明提供的加速度计精密温控装置平面结构图；
图3为发明提供的加速度计精密温控装置第一级温控系统电路示意框图；
图4为发明提供的加速度计精密温控装置第二级温控系统电路示意框图；
具体实施方式
一种加速度计智能精密温控装置，为了保证惯性导航系统启动后以最短的时间达到热平衡过程，使惯性导航系统迅速进入稳定的工作状态，需要在保证系统工作精度的前提下，直接对加速度计表头进行温度控制，同时根据启动时刻的环境温度，智能设置温控点，以缩短热平衡时间，达到快速启动的目的，因此需要加速度计智能精密温控装置，温控装置主要包括加速度计组合本体、保温材料、第一级隔温结构、第二级隔温结构、第一级加温片、第二级加温片、加速度计，温控装置能够实现两级隔温以及两级温控，其中：
两级隔温主要通过第一级隔温结构、第二级隔温结构实现，第二级隔温结构罩在安装完加速度计后的各加速度计安装座上，第一级隔温结构设置于所有加速度计安装完毕后的加速度计组合本体外进行整体隔温；
两级温控主要通过第一级加温片、第二级加温片实现，第一级加温片设置于第一级隔温结构与保温材料间，第二级加温片设置于加速度计靠近加速度计安装座的尾端，两级加温片均通过外部电路实现温度信息的采集和控温。
测温传感器设置于加速度计组合本体表面，具体型号为PT1000，为一级控温的采集部分，加速度计内部均设置有PT1000测温传感器，作为二级控温的采集部分，具体为：
第一级温控系统电路框图如图3所示，采用高精度的温度传感器PT1000，将其放置在加速度计组合本体表面，采集的温度信息通过桥式检测电路，通过信号调理电路的模拟温度信号由16位AD采集进入主处理器，主处理器把采集到的实时温度与设定值相比较进行PID计算得出控制量，用该控制量去控制主电路的PWM输出，PWM脉冲经过光耦隔离，功率放大来驱动加温片对加速度计组合本体和隔温结构进行加热；
第二级温控系统电路框图如图4所示，放置在各只加速度计内部的PT1000通过桥式检测电路和信号调理电路的模拟温度信号由24位AD采集进入主处理器，主处理器把采集到的实时温度与设定值相比较进行PID计算得出控制量，用该控制量去控制主电路的PWM输出，PWM脉冲经过光耦隔离，功率放大来驱动加温片对加速度计进行加热。
通过双层隔热和两级温控设计，一方面，提高了加速度计到温度环境的热阻，降低了环境温度波动对加速度计的影响，使加速度计在动态条件下的工作环境更加理想；另一方面，降低了整个加速度计组合本体内的温度梯度，也进一步降低了加速度计上的温度梯度，使加速度计在稳态条件下的工作环境更加理想。
第一级隔温结构、第二级隔温结构均使用铝合金材料，表面均需涂覆保温材料，加速度计与加速度计组合本体的加速度计安装座间还设置有陶瓷垫片加强隔热效果。
下面结合具体实施例进行进一步说明：
在本实施例中，如图1、图2所示，加速度计智能精密温控装置包括加速度计组合本体-1、保温材料-2、第一级隔温结构-3、第二级隔温结构-5、第一级加温片-6、第二级加温片-7、加速度计-8、测温传感器-4、陶瓷垫片-9，加速度计组合本体上设置有三处加速度计安装座，用于插装加速度计并对加速度计进行温控，加速度计靠近加速度计安装座的尾端均安装有控温用第二级加温片，插装完毕的加速度计与加速度计安装座上罩有第二级隔温结构，加速度计组合本体于加速度计安装完毕后通过第一级隔温结构进行整体隔温，保温材料封装于第一级隔温结构外侧，第一级隔温结构与保温材料间设置有第一级加温片。
加速度计同加速度计组合本体之间，加速度计组合本体与惯性导航系统之间均使用陶瓷垫片进行隔热，同时也对所有安装螺钉都进行了隔热设计；同时，针对加速度计和加速度计组合本体分别设计了两层隔温结构，隔温结构使用铝合金，表面涂覆隔热材料，以加强隔温结构内表面的导热效率，提高面法线方向的隔热性能。
惯性导航系统的传统温控系统在不同外界环境条件下达到温度控制点所需要的时间不同，温升时间如表1所示。当环境温度低时，稳定时间需增加。
表1传统温控系统温升时间(更改)
但在应用中，希望惯性导航系统启动后以最短的时间达到热平衡过程，使惯性导航系统迅速进入稳定的工作状态。为此，需要在保证系统工作精度的前提下，直接对加速度计表头进行温度控制，同时根据启动时刻的环境温度，智能设置温控点，以缩短热平衡时间，达到快速启动的目的。
当外界温度很低时，为使加速度计控制在较高工作温度，要进行长时间大功率加热。为了降低功耗，根据外界环境温度采用智能设置温控点，从而保证组合体、加速度计都能在较短时间达到温控点，并以较小的电流加热。温度点配置如表2所示。
表2智能设置温度点配置表
同时，将惯性导航系统在各个温控点稳定后进行标定测试，获取加速度计零位与标度因数的模型。再采用温度误差建模技术，获得各个温控点温度补偿模型的系数。惯组启动时，根据外界环境温度进行智能补偿，以获得更高的精度，进一步提高仪表性能。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (7)
1.一种加速度计智能精密温控装置，其特征在于：包括加速度计组合本体、保温材料、第一级隔温结构、第二级隔温结构、第一级加温片、第二级加温片、加速度计，用于插装加速度计并对加速度计进行温控的加速度计组合本体上设置有三处加速度计安装座，所述加速度计分别安装于对应加速度计安装座内，加速度计靠近加速度计安装座的尾端均安装有控温用第二级加温片，所述第二级隔温结构覆盖于插装完毕的加速度计与加速度计安装座上，所述加速度计组合本体于加速度计安装完毕后通过第一级隔温结构进行整体隔温，用于进一步提升隔温效果的保温材料封装于第一级隔温结构外侧，第一级隔温结构与保温材料间设置有第一级加温片，加速度计组合本体通过第一级隔温结构、第二级隔温结构实现双层隔温并通过第一级加温片、第二级加温片实现两级控温。
2.根据权利要求1所述的一种加速度计智能精密温控装置，其特征在于：还包括测温传感器，所述测温传感器设置于加速度计组合本体表面，具体型号为PT1000。
3.根据权利要求1所述的一种加速度计智能精密温控装置，其特征在于：所述加速度计内部均设置有PT1000测温传感器。
4.根据权利要求2所述的一种加速度计智能精密温控装置，其特征在于：所述测温传感器封装于加速度计组合本体表面，将采集的温度信息通过外部电路转化为PWM脉冲控制信号，为第一级加热片加热实现一级主动控温。
5.根据权利要求3所述的一种加速度计智能精密温控装置，其特征在于：所述加速度计通过内部PT1000测温传感器采集温度信息，并通过外部电路转化为PWM脉冲控制信号，为第二级加热片加热实现二级主动控温。
6.根据权利要求1所述的一种加速度计智能精密温控装置，其特征在于：所述第一级隔温结构、第二级隔温结构均使用铝合金材料，表面均需涂覆保温材料。
7.根据权利要求1所述的一种加速度计智能精密温控装置，其特征在于：所述加速度计与加速度计组合本体的加速度计安装座间还设置有陶瓷垫片加强隔热效果。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011185811.5A CN112611392A (zh) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | 一种加速度计智能精密温控装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011185811.5A CN112611392A (zh) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | 一种加速度计智能精密温控装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112611392A true CN112611392A (zh) | 2021-04-06 |
Family
ID=75224435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011185811.5A Pending CN112611392A (zh) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | 一种加速度计智能精密温控装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112611392A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115657759A (zh) * | 2022-09-15 | 2023-01-31 | 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） | 一种复合温控石英挠性加速度计结构 |
| CN115656538A (zh) * | 2022-09-15 | 2023-01-31 | 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） | 一种两级温控石英挠性加速度计结构 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105277742A (zh) * | 2015-11-05 | 2016-01-27 | 柳州长虹机器制造公司 | 可控温加速度计组合装置 |
| US20170122976A1 (en) * | 2015-10-28 | 2017-05-04 | Epack, Inc. | System with oven control and compensation for detecting motion and/or orientation |
| CN108363430A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-08-03 | 北京航天时代光电科技有限公司 | 一种高精度石英加速度计的温控装置及其温控方法 |
| CN109270972A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-01-25 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种恒温控制装置 |
| CN210375156U (zh) * | 2019-10-25 | 2020-04-21 | 湖南航天机电设备与特种材料研究所 | 一种温控加速度计组件 |
-
2020
- 2020-10-29 CN CN202011185811.5A patent/CN112611392A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170122976A1 (en) * | 2015-10-28 | 2017-05-04 | Epack, Inc. | System with oven control and compensation for detecting motion and/or orientation |
| CN105277742A (zh) * | 2015-11-05 | 2016-01-27 | 柳州长虹机器制造公司 | 可控温加速度计组合装置 |
| CN108363430A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-08-03 | 北京航天时代光电科技有限公司 | 一种高精度石英加速度计的温控装置及其温控方法 |
| CN109270972A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-01-25 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种恒温控制装置 |
| CN210375156U (zh) * | 2019-10-25 | 2020-04-21 | 湖南航天机电设备与特种材料研究所 | 一种温控加速度计组件 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 蒙正;: "基于加速度计的温度控制系统设计", 仪器仪表用户, no. 08 * |
| 过润秋;陈德华;: "基于加速度计的模糊自适应温度控制方法研究", 弹箭与制导学报 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115657759A (zh) * | 2022-09-15 | 2023-01-31 | 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） | 一种复合温控石英挠性加速度计结构 |
| CN115656538A (zh) * | 2022-09-15 | 2023-01-31 | 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） | 一种两级温控石英挠性加速度计结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112611392A (zh) | 一种加速度计智能精密温控装置 | |
| CN102288641B (zh) | 一种高温导热系数测量方法 | |
| CN108287030B (zh) | 一种内埋式热电偶表面热流测量方法 | |
| JPS60165541A (ja) | 機関の空燃比センサ | |
| US8935959B2 (en) | Thermal type flow rate sensor | |
| CN110220945B (zh) | 半导体气体传感器的全量程温度补偿方法 | |
| CN109141472B (zh) | 用于评估星敏感器热稳定性的观星测试装置和方法 | |
| Sazhin | Novel mass air flow meter for automobile industry based on thermal flow microsensor. II. Flow meter, test procedures and results | |
| CN108363430A (zh) | 一种高精度石英加速度计的温控装置及其温控方法 | |
| JP5571849B2 (ja) | 船舶用内燃機関のシリンダー排気ガス温度測定用一体型温度計測器 | |
| CN111505338B (zh) | 一种磁反馈闭环加速度传感器及其温度补偿方法 | |
| CN102778474B (zh) | 上下恒温参数辨识法测导热系数的方法 | |
| CN102305686B (zh) | 温度校正压力数据采集器及其测量热网管道压力的方法 | |
| CN112326051A (zh) | 一种用于serf陀螺仪原子气室的高精度无磁测温系统 | |
| CN109425463A (zh) | 一种高精度抗震皮拉尼真空传感器 | |
| WO2003016890A3 (de) | Ermittlung der temperatur eines abgassensors mittels kalibrierter innenwiderstandsmessung | |
| CN203561901U (zh) | 用于电学检测系统的pwm式温度控制器 | |
| CN115060414A (zh) | 一种提供高精度压力标准的装置及方法 | |
| CN108627283B (zh) | 一种基于温度外推法的薄膜热电偶静态特性标定方法 | |
| CN210166258U (zh) | 一种磁流体热膨胀系数测量系统 | |
| CN109341890B (zh) | 一种基于ntc温度传感器的bms温度采集系统及测量方法 | |
| CN109813866A (zh) | 非饱和冻土基质势的测量系统与测量方法 | |
| SU1525504A1 (ru) | Датчик давлени | |
| Chen et al. | A Calibration Method for Thermocouple-temperature Calibrator Based on Cold Junction Compensation | |
| US4120195A (en) | Method of using embedded normal stress sensors in propellant grains |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |