CN113375824B - 一种具有补偿单元的大气总温传感器及其计算、选取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种具有补偿单元的大气总温传感器及其计算、选取方法，通过设置补偿单元，除了对大气总温传感器铂电阻元件的线性度进行补偿，更重要的是实现了在航空飞行大气环境中，对传感器铂电阻温度特性与应满足的卡伦德方程之间存在的误差的校正，得以实现更精准的温度测量。解决现有的单纯依靠提高铂电阻元件的工作性能减小铂电阻大气总温传感器的输出误差，生产加工较为困难，需要的成本也较高的问题。

Description

一种具有补偿单元的大气总温传感器及其计算、选取方法
技术领域
本发明属于传感器测量技术领域，具体地说，涉及一种具有补偿单元的大气总温传感器及其计算、选取方法。
背景技术
大气数据系统是飞行器航电系统的一个关键子系统，其提供的空速、气压高度、攻角、大气温度等数据是飞行器安全飞行、任务系统正常工作的基本数据和必须数据。其中，大气温度包括大气总温和大气静温，其中大气静温是飞行器周围的空气温度，表征了当前飞行器周围环境的大气分子热运动的内能。大气总温是空气与飞行器相互作用后相对速度降为零，在飞行器表面相对静止时的温度，表征了飞行器周围环境大气分子内能与动能的总和。
大气总温是飞行器飞行的重要参数，是飞行器飞行速度造成气动加热的直观体现。通过大气总温可以解算大气静温，从而帮助飞行员、乘客及设备处于安全的温度环境。大气总温是飞行器飞行速度的直观体现，能够帮助飞行器维持机体结构强度，不处于危险的飞行包线范围，大气总温还是发动机控制的关键参数，发动机的推力是由出口空气流量决定的，发动机出口空气流量、进口空气流量和燃油供油量之间的控制关系非常复杂。在不同的飞行高度和飞行速度下，发动机进气口处的空气具有不同的能量，能量的不同通过大气总温来直观诠释。因此，准确地测量大气总温，对飞行器安全、高效地飞行具有非常重要的作用。
大气总温通常使用大气总温传感器进行测量。大气总温传感器具有精巧的气动结构，使得流入大气总温传感器内部的气流被阻滞，气流流速降低为零。通过准确测量滞止气流的温度，能够准确地感受大气总温。GJB3222-98《机载大气总温传感器通用规范》对大气总温传感器有以下规定：
表1 GJB3222-98《机载大气总温传感器通用规范》相关规定
Figure SMS_1
GJB3222-98所规定的温度-电阻特性等效于IPTS-48《1948年国际实用温标》，采用卡伦德方程（Callendar-Van Dusen equation）描述。需要注意的是，虽然铂电阻具有平坦的温度-电阻特性曲线，但是由于卡伦德方程是温度的三次函数，因而是非线性的，即铂电阻阻值并不随外界温度成正比变化。大气总温传感器需要按卡伦德方程的要求准确地反映铂电阻的温度特性，其输出值应当忠实地反映铂电阻的非线性特性。这是大气总温传感器与其他需要进行非线性修正的铂电阻温度传感器之间的最大区别。
以500Ω铂电阻为例，依照GJB3222-98的要求，当大气温度为0℃时，满足GJB3222-98要求的大气总温传感器具有最高的测温精度为±0.25℃，对应的电阻误差约为±0.5Ω。在正负50℃范围内，具有优于±0.5℃的测温精度。当大气温度超过正负50℃范围，大气总温传感器的测温精度逐渐下降，当大气温度为150℃时，总温传感器测温精度为±1℃，当大气温度为350℃时，总温传感器测温精度为±2℃。
大气总温传感器一般由风道、阻滞结构、支架、感温部件和排气口等部件组成，感温元件是由纯铂丝绕制或以其它方法加工的铂电阻元件，传统大气总温传感器的测量精度完全由感温元件自身的输出精度保证。铂电阻元件的温度-电阻特性理论上应当严格符合纯铂材料的温度特性即卡伦德方程，但是实际上由于铂电阻材料纯净度无法达到100%纯铂、铂丝绕制过程中残余加工应力和绕制基体材料微小热胀冷缩应力作用产生铂丝变形等因素影响，其输出精度与标准输出精度存在一定的误差。传统大气总温传感器通过严格控制铂电阻材料质量、加工工艺和进行性能筛选，能够满足GJB3222-98的测温精度要求。
随着航空技术的发展，GJB3222-98《机载大气总温传感器通用规范》作为行业最低性能标准，已不能满足新一代飞行器对大气数据参数的精度提出的更高的要求。目前对大气总温传感器输出精度的要求已达到全温范围内优于±0.5℃，且当大气温度为0℃时，铂电阻输出电阻需精确等于500.00±0.05Ω，该精度要求比GJB3222-98高了一个数量级。此时已经基本不可能通过单纯依靠提高铂电阻元件的工作性能来实现以上精度要求了。
传统上对电阻类元件的温度补偿主要有三种方法，此三种方法均不能满足大气总温传感器需求，具体为如下。
（1）在电路中串联或并联热敏电阻网络，具体的实施方式包括使用正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）对电阻的温度系数进行修正，使得在每一个温度点的电阻阻值接近技术要求。由于铂电阻温度系数曲线为3次曲线且线性度较高，与其他常见热敏电阻器的温度曲线有很大的区别，且热敏电阻普遍存在寿命较低、长期稳定性不好的固有缺陷，使得传统的温度补偿方式难以满足总温传感器的输出精度要求。
（2）在电路中串联较大阻值的固定电阻网络以修正线性度（关于铂电阻测温非线性补偿问题的探讨，董希林，《常州技术师范学院学报》，第5卷第2期，1999年6月，27-31）。该方法适用于配合某些变送电路。该方法虽然能够将铂电阻温度系数曲线的线性度提高，但是由于串联较大阻值的固定电阻带来较大的固定误差，不仅不能让铂电阻的温度特性接近卡伦德方程，反而会带来更大的误差。难以满足总温传感器的输出精度要求。
（3）使用软件对铂电阻进行数字补偿。由于大气数据系统对大气总温传感器的任务需求、互换性需求，也不允许总温传感器通过数字式补偿原理实现高精度的温度输出。
由以上描述可见，航空技术的新发展对大气总温传感器的输出精度提出了严峻的挑战。
发明内容
本发明针对现有技术的上述缺陷和需求，为解决现有的单纯依靠提高铂电阻元件的工作性能减小铂电阻大气总温传感器的输出误差，生产加工较为困难，需要的成本也较高的问题提出了一种具有补偿单元的大气总温传感器及其计算、选取方法，除了对大气总温传感器铂电阻元件的线性度进行补偿，更重要的是实现了在航空飞行大气环境中，对传感器铂电阻温度特性与应满足的卡伦德方程之间存在的误差的校正，得以实现更精准的温度测量。
本发明具体实现内容如下：
本发明提出了一种具有补偿单元的大气总温传感器，安装在飞机上，与信号控制系统连接，所述大气总温传感器包括筒体，在筒体的上端设置有通风开口的风道口，在筒体的下端设置有法兰盘，法兰盘的下端设置有安装在飞机蒙皮内的底座，在底座下还设置有插座；
还包括设置在筒体内的铂电阻元件、设置在底座内的补偿单元以及设置在插座内的输出引脚二和输出引脚一；
所述补偿单元包括补偿电路一或补偿电路二，所述补偿电路一或补偿电路二包括串联补偿网络和并联补偿网络；
所述铂电阻元件连接补偿单元的串联补偿网络和并联补偿网络后，通过输出引脚二和输出引脚一与信号控制系统连接；
所述风道口的开口朝向飞机飞行时的气流来向。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述补偿单元为补偿电路一，所述铂电阻元件的两极分别连接输出引脚二和输出引脚一，所述串联补偿网络串联在铂电阻元件和输出引脚一之间；所述并联补偿网络的两端分别搭接在输出引脚二和输出引脚一上，且位于串联补偿网络和输出引脚一之间。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述补偿单元为补偿电路，所述铂电阻元件的两极分别连接输出引脚二和输出引脚一，所述串联补偿网络串联在铂电阻元件和输出引脚一之间；所述并联补偿网络的两端分别搭接在输出引脚二和输出引脚一上，且位于串联补偿网络和铂电阻元件之间。
为了更好地实现本发明，进一步地，还包括隔热层，所述隔热层横向设置在底座内，且位于法兰盘下。
本发明还提出了一种具有补偿单元的大气总温传感器的计算方法，用于对采用补偿电路一的一种具有补偿单元的大气总温传感器进行补偿单元的计算，包括以下操作：
首先，对于实际应用中的铂电阻元件进行温度标定，设置温度点集合T，记录在温度点集合T中的每个温度测试点t下的铂电阻元件的实际输出电阻阻值Rt1；所述温度点集合T中包含的温度测试点取值范围下限不低于-70℃且取值范围上限不大于350℃并具体包含-70℃、0℃、350℃三个具体的温度测试点；
其次，对补偿单元的串联补偿网络和并联补偿网络的阻值进行选取；
然后，采用选定的串联补偿网络和并联补偿网络的阻值计算通过补偿电路一补偿的铂电阻元件在每个测试温度点ti下输出的电阻值Rt2；
最后，根据电阻值Rt2计算出对应的测量温度t2。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述串联补偿网络的阻值为R9，取值范围在0欧姆～20欧姆，从0欧姆开始选择；所述并联补偿网络10的阻值为R10，取值范围为5000欧姆～无穷大，从5000欧姆开始选择；所述铂电阻元件在0℃时的输出值为R0，取值范围在100.5欧姆～102.5欧姆之间。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述电阻值Rt2的计算公式为：
Figure SMS_2
；
所述测量温度t2的计算公式为：
Figure SMS_3
。
本发明还提出了一种具有补偿单元的大气总温传感器的计算方法，用于对采用补偿电路二的一种具有补偿单元的大气总温传感器进行补偿单元的计算，包括以下操作：
首先，对于实际应用中的铂电阻元件进行温度标定，设置温度点集合T，记录在温度点集合T中的每个温度测试点t下的铂电阻元件的实际输出电阻阻值Rt1；所述温度点集合T中包含的温度测试点取值范围下限不低于-70℃且取值范围上限不大于350℃并具体包含-70℃、0℃、350℃三个具体的温度测试点；
其次，对补偿单元的串联补偿网络和并联补偿网络的阻值进行选取；
然后，采用选定的串联补偿网络和并联补偿网络的阻值计算通过补偿电路二补偿的铂电阻元件在每个测试温度点ti下输出的电阻值Rt3；
最后，根据电阻值Rt3计算出对应的测量温度t3；
所述串联补偿网络的阻值为R9，取值范围在0欧姆～20欧姆，从0欧姆开始选择；所述并联补偿网络10的阻值为R10，取值范围为5000欧姆～无穷大，从5000欧姆开始选择；
所述铂电阻元件在0℃时的输出值为R0，取值范围在100.5欧姆～102.5欧姆之间。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述电阻值Rt3的计算公式为：
Figure SMS_4
；
所述测量温度t3的计算方法为：
Figure SMS_5
。
一种具有补偿单元的大气总温传感器的选取方法，用于选取大气总温传感器设置的补偿单元，根据实际的铂电阻元件，分别计算选用补偿电路一时的方差和
Figure SMS_6
和选用补偿电路二时的方差和/>
Figure SMS_7
，比较方差和/>
Figure SMS_8
和方差和/>
Figure SMS_9
的大小，当方差和/>
Figure SMS_10
较小时选用补偿电路二作为补偿单元，反之选用补偿电路一作为补偿单元；
所述方差和
Figure SMS_11
的计算方法为：获得当前实际温度t，将所有测试温度点ti下计算得到的测量温度t2与当前温度t进行方差求和计算，具体公式为：
Figure SMS_12
；
所述方差和
Figure SMS_13
的计算方法为：获得当前实际温度t，将所有测试温度点ti下计算得到的测量温度t3与当前温度t进行方差求和计算，具体公式为：
Figure SMS_14
。
本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果。
（1）本发明的一种带补偿的大气总温传感器，铂电阻元件通过感测大气总温，使得电阻阻值发生变化，经过补偿电路一或补偿电路二补偿后的电阻阻值通过输出引脚对外部输出，通过对感温部件铂电阻元件进行精密补偿，通过精密补偿能够显著地提高输出精度，误差带可以控制在全温范围±0.5℃以内，这样当温度较高时，测量误差也始终不大于规定的误差带。这样可以降低对于铂电阻元件的性能要求，极大地降低铂电阻元件的生产和调试成本，避免性能筛选和淘汰造成的生产成本损失。
（2）本发明所提供的补偿单元的目的不是为了修正铂电阻的线性度，而是修正铂电阻温度特性与应满足的卡伦德方程之间存在的误差，从而使传感器输出电阻温度特性更逼近卡伦德方程，满足现代大气总温传感器对总温测量精度的高要求，该高要求通过本发明所提供的对串联补偿网络和并联补偿网络的电阻阻值的选取方法实现。
附图说明
图1是本发明的一种带补偿的大气总温传感器带补偿电路一的结构示意图。
图2是本发明的一种带补偿的大气总温传感器带补偿电路二的结构示意图。
图3是本发明的补偿电路一原理示意图。
图4是本发明的补偿电路二原理示意图。
图中：1、铂电阻元件，2、补偿电路一，3、补偿电路二，4、输出引脚一，5、风道口，6、法兰盘，7、底座，8、插座，9、串联补偿网络，10、并联补偿网络，11、输出引脚二，12、隔热层。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
本实施例提出了一种具有补偿单元的大气总温传感器，安装在飞机上，与信号控制系统连接，如图1、图3所示，所述大气总温传感器包括筒体，在筒体的上端设置有通风开口的风道口5，在筒体的下端设置有法兰盘6，法兰盘6的下端设置有安装在飞机蒙皮内的底座7，在底座7下还设置有插座8；
还包括设置在筒体内的铂电阻元件1、设置在底座7内的补偿单元以及设置在插座8内的输出引脚二11和输出引脚一4；
所述补偿单元包括补偿电路一2，所述补偿电路一2包括串联补偿网络9和并联补偿网络10；
所述铂电阻元件1连接补偿单元的串联补偿网络9和并联补偿网络10后，通过输出引脚二11和输出引脚一4与信号控制系统连接；
所述风道口5的开口朝向飞机飞行时的气流来向。
所述补偿单元为补偿电路一2，所述铂电阻元件1的两极分别连接输出引脚二11和输出引脚一4，所述串联补偿网络9串联在铂电阻元件1和输出引脚一4之间；所述并联补偿网络10的两端分别搭接在输出引脚二11和输出引脚一4上，且位于串联补偿网络9和输出引脚一4之间。
还包括隔热层12，所述隔热层12横向设置在底座7内，且位于法兰盘6下。
工作原理：参阅图1，筒体内部设置有铂电阻元件1。筒体上端开有风道口5、筒体下端依次形成法兰盘6、底座7和插座8。底座7内部靠近法兰盘6的区域设置有隔热层12。补偿电路一2或补偿电路二3置于底座7内，输出引脚一4和输出引脚二11置于插座8内。
传感器通过法兰盘6安装在飞行器蒙皮上，法兰盘6以上的部分暴露在大气环境中，法兰盘6以下的部分位于飞行器内部。风道口5指向前方气流，在飞行过程中大气来流从风道口5进入，一部分气流直接从风道口5尾部回到大气，剩余部分气流在被阻滞的同时流经铂电阻元件1，从而使得铂电阻元件1感受大气总温。补偿电路一2对铂电阻元件1进行补偿，经过补偿电路补偿后的电阻阻值通过安装在插座8内部的输出引脚一4和输出引脚二11传递至飞行器大气数据系统。
一种带补偿的大气总温传感器通过法兰盘6安装在飞行器蒙皮上，法兰盘6以上的部分暴露在大气环境中，法兰盘6以下的部分位于飞行器内部。基于飞行器的飞行高度和飞行速度，传感器的法兰盘6以上的部分可能处于-70℃～350℃的大气环境温度范围内，法兰盘6以下的部分可能处于-40℃～70℃的飞行器设备舱温度范围内。隔热层12对法兰盘6以上和以下的区域进行热绝缘，使得法兰盘6以上的部分所处的环境温度对法兰盘6以下的部分不造成过大的影响，尤其是使得补偿电路一2处于相对较小的温度变化范围内。
实施例2：
本实施例在上述实施例1的基础上，还提出了一种具有补偿单元的大气总温传感器的计算方法，用于对采用补偿电路一2的一种具有补偿单元的大气总温传感器进行补偿单元的计算，包括以下操作：
首先，对于实际应用中的铂电阻元件1进行温度标定，设置温度点集合T，记录在温度点集合T中的每个温度测试点t下的铂电阻元件1的实际输出电阻阻值Rt1；所述温度点集合T中包含的温度测试点取值范围下限不低于-70℃且取值范围上限不大于350℃并具体包含-70℃、0℃、350℃三个具体的温度测试点；
其次，对补偿单元的串联补偿网络9和并联补偿网络10的阻值进行选取；
然后，采用选定的串联补偿网络9和并联补偿网络10的阻值计算通过补偿电路一2补偿的铂电阻元件1在每个测试温度点ti下输出的电阻值Rt2；
最后，根据电阻值Rt2计算出对应的测量温度t2。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述串联补偿网络9的阻值为R9，取值范围在0欧姆～20欧姆，从0欧姆开始选择；所述并联补偿网络10的阻值为R10，取值范围为5000欧姆～无穷大，从5000欧姆开始选择；所述铂电阻元件1在0℃时的输出值为R0，取值范围在100.5欧姆～102.5欧姆之间。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述电阻值Rt2的计算公式为：
Figure SMS_15
；
所述测量温度t2的计算公式为：
Figure SMS_16
。
工作原理：如图1和图3所示，本发明的一种带补偿的大气总温传感器内部设置至少一个铂电阻元件1，其特征在于，每个所述的铂电阻元件1分别通过一补偿电路一2与输出引脚电连接。所述的铂电阻元件1直接感受-70℃～350℃的大气环境温度。所述的补偿电路一2被隔热层12热绝缘，处于相对较小的温度变化范围内。所述的补偿电路一2是无源电阻网络，包括一个串联补偿网络9和一个并联补偿网络10，所述的铂电阻元件1一端串联所述的串联补偿网络9的一端，所述的串联补偿网络9的另一端与所述的并联补偿网络10一端和输出引脚一4电连接；所述的铂电阻元件1另一端与所述的并联补偿网络10另一端和输出引脚二11电连接。
本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例提出了一种具有补偿单元的大气总温传感器，安装在飞机上，与信号控制系统连接，如图1、图3所示，所述大气总温传感器包括筒体，在筒体的上端设置有通风开口的风道口5，在筒体的下端设置有法兰盘6，法兰盘6的下端设置有安装在飞机蒙皮内的底座7，在底座7下还设置有插座8；
还包括设置在筒体内的铂电阻元件1、设置在底座7内的补偿单元以及设置在插座8内的输出引脚二11和输出引脚一4；
所述补偿单元包括补偿电路二3，所述补偿电路二3包括串联补偿网络9和并联补偿网络10；
所述铂电阻元件1连接补偿单元的串联补偿网络9和并联补偿网络10后，通过输出引脚二11和输出引脚一4与信号控制系统连接；
所述风道口5的开口朝向飞机飞行时的气流来向。
所述铂电阻元件1的两极分别连接输出引脚二11和输出引脚一4，所述串联补偿网络9串联在铂电阻元件1和输出引脚一4之间；所述并联补偿网络10的两端分别搭接在输出引脚二11和输出引脚一4上，且位于串联补偿网络9和铂电阻元件1之间。
还包括隔热层12，所述隔热层12横向设置在底座7内，且位于法兰盘6下。
实施例4：
本实施例在上述实施例3的基础上，还提出了一种具有补偿单元的大气总温传感器的计算方法，用于对采用补偿电路二3的一种具有补偿单元的大气总温传感器进行补偿单元的计算，包括以下操作：
首先，对于实际应用中的铂电阻元件1进行温度标定，设置温度点集合T，记录在温度点集合T中的每个温度测试点t下的铂电阻元件1的实际输出电阻阻值Rt1；所述温度点集合T中包含的温度测试点取值范围下限不低于-70℃且取值范围上限不大于350℃并具体包含-70℃、0℃、350℃三个具体的温度测试点；
其次，对补偿单元的串联补偿网络9和并联补偿网络10的阻值进行选取；
然后，采用选定的串联补偿网络9和并联补偿网络10的阻值计算通过补偿电路二3补偿的铂电阻元件1在每个测试温度点ti下输出的电阻值Rt3；
最后，根据电阻值Rt3计算出对应的测量温度t3；
所述串联补偿网络9的阻值为R9，取值范围在0欧姆～20欧姆，从0欧姆开始选择；所述并联补偿网络10的阻值为R10，取值范围为5000欧姆～无穷大，从5000欧姆开始选择；
所述铂电阻元件1在0℃时的输出值为R0，取值范围在100.5欧姆～102.5欧姆之间。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述电阻值Rt3的计算公式为：
Figure SMS_17
；
所述测量温度t3的计算方法为：
Figure SMS_18
。
工作原理：如图2和图4所示，传感器内部设置至少一个铂电阻元件1，其特征在于，每个所述的铂电阻元件1分别通过一补偿电路二3与输出引脚电连接，所述的铂电阻元件1直接感受-70℃～350℃的大气环境温度。所述的补偿电路一3被隔热层12热绝缘，处于相对较小的温度变化范围内。所述的补偿电路二3是无源电阻网络，包括一个并联补偿网络10和一个串联补偿网络9，所述的铂电阻元件1一端与所述的并联补偿网络10一端和所述的串联补偿网络9一端电连接，所述的串联补偿网络9另一端与输出引脚一4电连接；所述的铂电阻元件1另一端与所述的并联补偿网络10另一端和输出引脚二11电连接。
由于每一只铂电阻元件1都具有单独的温度-电阻特性曲线，因此需要进行温度标定和计算，以确定采用最佳的实施例。
本实施例的其他部分与上述实施例3相同，故不再赘述。
实施例5：
本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上，还提出了一种具有补偿单元的大气总温传感器的选取方法，用于选取大气总温传感器设置的补偿单元，根据实际的铂电阻元件1，分别计算选用补偿电路一2时的方差和
Figure SMS_19
和选用补偿电路二3时的方差和/>
Figure SMS_20
，比较方差和/>
Figure SMS_21
和方差和/>
Figure SMS_22
的大小，当方差和/>
Figure SMS_23
较小时选用补偿电路二3作为补偿单元，反之选用补偿电路一2作为补偿单元；
所述方差和
Figure SMS_24
的计算方法为：获得当前实际温度t，将所有测试温度点ti下计算得到的测量温度t2与当前温度t进行方差求和计算，具体公式为：
Figure SMS_25
；
所述方差和
Figure SMS_26
的计算方法为：获得当前实际温度t，将所有测试温度点ti下计算得到的测量温度t3与当前温度t进行方差求和计算，具体公式为：
Figure SMS_27
。
工作原理：由于每一只铂电阻元件1都具有单独的温度-电阻特性曲线，因此需要进行温度标定和计算，以确定采用最佳的实施例。具体实施方式为：
在加工铂电阻元件1时，如果使用纯铂材料，铂电阻元件1输出特性应略高于标准值。如：当大气总温传感器技术要求为在0℃输出100欧姆时，加工的铂电阻元件1在0℃时应输出略大于100欧姆，即100.5欧姆～102.5欧姆之间；当铂电阻技术要求为在0℃输出500欧姆时，加工的铂电阻元件1在0℃时应输出略大于500欧姆，即500.5欧姆～505欧姆之间。除了使用纯铂材料外，还可以使用添加了微量其他元素的铂合金如添加了0.13%或其他比例镍元素的铂镍合金等，此时铂电阻元件1的输出特性应等于于标准值，但温度系数略高于纯铂。
对每一只铂电阻元件1进行温度标定，记录铂电阻元件1在每一个测试温度点t的实际输出电阻阻值Rt1。温度点t的数量应足够多且覆盖-70℃、0℃、350℃以及其他总温传感器技术要求中规定考核的温度点。
为了进行补偿计算，需要选取串联补偿网络9和并联补偿网络10的阻值，串联补偿网络9的阻值为R9，取值范围为0欧姆～20欧姆，从0欧姆开始选择。并联补偿网络10的阻值为R10，取值范围为5000欧姆～无穷大，从5000欧姆开始选择。
对选定的串联补偿网络9阻值和并联补偿网络10阻值分别计算通过补偿电路一2补偿的铂电阻元件1在每一个测试温度点t的补偿后输出电阻阻值Rt2，通过补偿电路二3补偿的铂电阻元件1在每一个测试温度点t的补偿后输出电阻阻值Rt3，计算公式为：
Figure SMS_28
(1)
Figure SMS_29
(2)
由通过补偿电路一2补偿的铂电阻元件1在每一个测试温度点t输出电阻阻值Rt2计算该电阻阻值对应的实际温度t2。由通过补偿电路二3补偿的铂电阻元件1在每一个测试温度点t输出电阻阻值Rt3计算该电阻阻值对应的实际温度t3。计算公式为：
Figure SMS_30
(3)
Figure SMS_31
(4)
式中R0为大气总温传感器技术要求为在0℃输出的电阻值。
计算通过补偿电路一2补偿的铂电阻元件1在所有测试温度点的测量温度t2与实际温度t的方差并求和
Figure SMS_32
，计算通过补偿电路二3补偿的铂电阻元件1在所有测试温度点的测量温度t3与实际温度的t方差并求和/>
Figure SMS_33
。计算公式为：
Figure SMS_34
(5)
Figure SMS_35
(6)
从可选的串联补偿网络9阻值和并联补偿网络10阻值中遍历所有的电阻阻值选项，最终得到所有电阻阻值选项与
Figure SMS_36
、/>
Figure SMS_37
的对应矩阵。该步骤可以通过自动化程序完成。
从矩阵中选择最小的方差。如果是某一个电阻阻值选项对应的
Figure SMS_38
最小，那么采用对应的补偿电路一2的实施。如果是某一个电阻阻值选项对应的/>
Figure SMS_39
最小，那么采用对应的补偿电路二3的实施。
对于最终确定的实施，选用单个固定电阻或多个固定电阻串并联使得其阻值接近串联补偿网络9阻值R9和并联补偿网络10阻值R10，得到串联补偿网络9和并联补偿网络10并组合成为补偿电路一2或补偿电路二3。如果R9的计算结果为0欧姆，那么串联补偿网络9中没有固定电阻，即短路；如果R10的计算结果为无穷大欧姆，那么并联补偿网络10中没有固定电阻，即开路。
将铂电阻元件1、补偿电路一2或补偿电路二3、输出引脚一4和输出引脚二11组合到一起，进行测试，测试结果满足精度要求，则可进行大气总温传感器的总装。
除了采用隔热层12将补偿电路一2或补偿电路二3的环境温度限制在相对较小的温度变化范围内，还应当选择使用低温度系数的固定电阻组合成补偿电路一2或补偿电路二3，从而使得一种带补偿的大气总温传感器在整个-70℃～350℃的工作温度下，补偿电路一2或补偿电路二3的电阻阻值变化量相比于所需精度要求可以忽略，从而保证实际补偿精度与计算结果相匹配。
本实施例的其他部分与上述实施例1-4任一项相同，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有补偿单元的大气总温传感器，安装在飞机上，与信号控制系统连接，其特征在于，包括筒体，在筒体的上端设置有通风开口的风道口（5），在筒体的下端设置有法兰盘（6），法兰盘（6）的下端设置有安装在飞机蒙皮内的底座（7），在底座（7）下还设置有插座（8）；
还包括设置在筒体内的铂电阻元件（1）、设置在底座（7）内的补偿单元以及设置在插座（8）内的输出引脚二（11）和输出引脚一（4）；
所述补偿单元包括补偿电路一（2）或补偿电路二（3），所述补偿电路一（2）或补偿电路二（3）包括串联补偿网络（9）和并联补偿网络（10）；
所述铂电阻元件（1）连接补偿单元的串联补偿网络（9）和并联补偿网络（10）后，通过输出引脚二（11）和输出引脚一（4）与信号控制系统连接；
所述风道口（5）的开口朝向飞机飞行时的气流来向；
所述补偿单元为补偿电路一（2）时，所述铂电阻元件（1）的两极分别连接输出引脚二（11）和输出引脚一（4），所述串联补偿网络（9）串联在铂电阻元件（1）和输出引脚一（4）之间；所述并联补偿网络（10）的两端分别搭接在输出引脚二（11）和输出引脚一（4）上，且位于串联补偿网络（9）和输出引脚一（4）之间；
所述补偿单元为补偿电路二（3）时，所述铂电阻元件（1）的两极分别连接输出引脚二（11）和输出引脚一（4），所述串联补偿网络（9）串联在铂电阻元件（1）和输出引脚一（4）之间；所述并联补偿网络（10）的两端分别搭接在输出引脚二（11）和输出引脚一（4）上，且位于串联补偿网络（9）和铂电阻元件（1）之间。
2.一种具有补偿单元的大气总温传感器的计算方法，用于对权利要求1所述的一种具有补偿单元的大气总温传感器进行补偿单元的计算，其特征在于，当所述补偿单元为补偿电路一（2）时，所述计算方法包括以下操作：
首先，对于实际应用中的铂电阻元件（1）进行温度标定，设置温度点集合T，记录在温度点集合T中的每个温度测试点t下的铂电阻元件（1）的实际输出电阻阻值Rt1；所述温度点集合T中包含的温度测试点取值范围下限不低于-70℃且取值范围上限不大于350℃并具体包含-70℃、0℃、350℃三个具体的温度测试点；
其次，对补偿单元的串联补偿网络（9）和并联补偿网络（10）的阻值进行选取；
然后，采用选定的串联补偿网络（9）和并联补偿网络（10）的阻值计算通过补偿电路一（2）补偿的铂电阻元件（1）在每个测试温度点ti下输出的电阻值Rt2；
最后，根据电阻值Rt2计算出对应的测量温度t2；
所述串联补偿网络（9）的阻值为R9，取值范围在0欧姆～20欧姆，从0欧姆开始选择；所述并联补偿网络10的阻值为R10，取值范围为5000欧姆～无穷大，从5000欧姆开始选择；所述铂电阻元件（1）在0℃时的输出值为R0，取值范围在100.5欧姆～102.5欧姆之间；
所述电阻值Rt2的计算公式为：
Figure QLYQS_1
；
所述测量温度t2的计算公式为：
Figure QLYQS_2
。
3.一种具有补偿单元的大气总温传感器的计算方法，用于对权利要求1所述的一种具有补偿单元的大气总温传感器进行补偿单元的计算，其特征在于，当所述补偿单元为补偿电路二（3）时，所述计算方法包括以下操作：
首先，对于实际应用中的铂电阻元件（1）进行温度标定，设置温度点集合T，记录在温度点集合T中的每个温度测试点t下的铂电阻元件（1）的实际输出电阻阻值Rt1；所述温度点集合T中包含的温度测试点取值范围下限不低于-70℃且取值范围上限不大于350℃并具体包含-70℃、0℃、350℃三个具体的温度测试点；
其次，对补偿单元的串联补偿网络（9）和并联补偿网络（10）的阻值进行选取；
然后，采用选定的串联补偿网络（9）和并联补偿网络（10）的阻值计算通过补偿电路二（3）补偿的铂电阻元件（1）在每个测试温度点ti下输出的电阻值Rt3；
最后，根据电阻值Rt3计算出对应的测量温度t3；
所述串联补偿网络（9）的阻值为R9，取值范围在0欧姆～20欧姆，从0欧姆开始选择；所述并联补偿网络10的阻值为R10，取值范围为5000欧姆～无穷大，从5000欧姆开始选择；
所述铂电阻元件（1）在0℃时的输出值为R0，取值范围在100.5欧姆～102.5欧姆之间；
所述电阻值Rt3的计算公式为：
Figure QLYQS_3
；
所述测量温度t3的计算方法为：
Figure QLYQS_4
。
4.一种具有补偿单元的大气总温传感器的选取方法，用于选取大气总温传感器设置的补偿单元，用于选取如权利要求1所述的一种具有补偿单元的大气总温传感器的补偿单元，其特征在于，根据实际的铂电阻元件（1），分别计算选用补偿电路一（2）时的方差和
Figure QLYQS_5
和选用补偿电路二（3）时的方差和/>
Figure QLYQS_6
，比较方差和/>
Figure QLYQS_7
和方差和/>
Figure QLYQS_8
的大小，当方差和
Figure QLYQS_9
较小时选用补偿电路二（3）作为补偿单元，反之选用补偿电路一（2）作为补偿单元；
所述方差和
Figure QLYQS_10
的计算方法为：获得当前实际温度t，将所有测试温度点ti下计算得到的测量温度t2与当前温度t进行方差求和计算，具体公式为：
Figure QLYQS_11
；
所述方差和
Figure QLYQS_12
的计算方法为：获得当前实际温度t，将所有测试温度点ti下计算得到的测量温度t3与当前温度t进行方差求和计算，具体公式为：
Figure QLYQS_13
。
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