CN117826905A - 测温加热一体化交流无磁温度控制方法及系统 - Google Patents
测温加热一体化交流无磁温度控制方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117826905A CN117826905A CN202311732967.4A CN202311732967A CN117826905A CN 117826905 A CN117826905 A CN 117826905A CN 202311732967 A CN202311732967 A CN 202311732967A CN 117826905 A CN117826905 A CN 117826905A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- electric heating
- platinum
- platinum metal
- bridge
- 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
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 191
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims abstract description 148
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 56
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 4
- 150000001340 alkali metals Chemical group 0.000 abstract description 14
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
- G05D23/24—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
本发明提供了一种测温加热一体化交流无磁温度控制方法及系统，包括：对铂金属电加热片进行标定，获取阻值与环境温度关系式；将电加热信号直接激励非平衡电桥，获取非平衡电桥的电桥输出信号；对电桥输出信号进行放大；根据放大后的电桥输出信号和加热信号计算获取铂金属电加热片的阻值；计算获取铂金属电加热片的当前温度值；期望温度与实际温度的温度差值；基于期望温度与当前温度的温度差值进行PID控制以使温度差值控制为零，实现原子磁强计的温度闭环控制。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中测温加热方法增加了碱金属原子磁强计表头内部电气关系的复杂性且碱金属原子磁强计表头内部的剩磁干扰较大的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及原子磁强计技术领域，尤其涉及一种测温加热一体化交流无磁温度控制方法及系统。
背景技术
碱金属原子磁强计利用电子自旋或核自旋在磁场中的进动测量磁场，具有精度高、体积小等优势，主要用于地球磁场测量、脑磁心磁等生物弱磁测量以及水下、水面和航空目标探测等方面，在国民经济建设和国防领域具有重要意义。
碱金属原子磁强计工作的前提是驱动激光与原子气室内的碱金属原子的电子自旋相互作用，通过将光子角动量传递给电子自旋，极化电子自旋，从而赋予其宏观指向，并在外部激励磁场的作用下，发生磁共振，最后通过检测激光检测其中包含的频率信息，进而解算磁场信息，原子气室、驱动激光器、检测激光器的温度稳定性直接影响传感器磁场测量及闭环控制的稳定性，制约着原子磁强计精度的提升。
传统的交流无磁温度控制方法是：利用单个热敏电阻作为温度敏感元件，通过非平衡交流电桥差动检测热敏电阻阻值变化引起的交流电压的幅值变化，进而实现温度的测量；利用电加热片作为温度驱动元件，通过幅度变化的正弦信号调节电加热片的输出功率，进而实现温度的控制。一方面该方法每实现1通道的温度控制均需要测温、加热4条电气走线，而每一只碱金属原子磁强计则至少需要12条电气走线以完成所需的3路温度控制，增加了碱金属原子磁强计表头内部电气关系的复杂性，难以满足其小型化的工程应用需求；另一方面置于原子气室表面的热敏电阻自身所包含的磁性也影响了磁场测量的灵敏度，制约着碱金属原子磁强计的性能。
发明内容
本发明提供了一种测温加热一体化交流无磁温度控制方法及系统，能够解决现有技术中测温加热方法增加了碱金属原子磁强计表头内部电气关系的复杂性且碱金属原子磁强计表头内部的剩磁干扰较大的技术问题。
根据本发明的一方面，提供了一种测温加热一体化交流无磁温度控制方法，测温加热一体化交流无磁温度控制方法包括：对铂金属电加热片进行标定，获取铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式；将铂金属电加热片的电加热信号直接激励非平衡电桥，获取非平衡电桥的电桥输出信号；对电桥输出信号进行放大，获取放大后的电桥输出信号；同步采集放大后的电桥输出信号和加热信号，根据放大后的电桥输出信号和加热信号计算获取铂金属电加热片的阻值；根据铂金属电加热片的阻值和铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式计算获取铂金属电加热片的当前温度值；将铂金属电加热片的当前温度值与温度期望值相减以获取期望温度与实际温度的温度差值；基于期望温度与当前温度的温度差值进行PID控制以使温度差值控制为零，实现原子磁强计的温度闭环控制。
进一步地，铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式为R＝K*(T-20)+R0，其中，R为铂金属电加热片的电阻，K为标定系数，T为环境温度，R0为20℃时铂金属电加热片的电阻。
进一步地，对铂金属电加热片进行标定具体包括：依次选取-40℃、-20℃、0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃及120℃九个温度点，分别测量九个温度点对应的铂金属电加热片的电阻；对铂金属电加热片的九个温度点及相对应的九个电阻进行线性拟合以获取铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式，完成铂金属电加热片的标定。
进一步地，非平衡电桥的电桥输出信号为其中，VOUT为非平衡电桥的电桥输出信号，VIN为加热信号，R为铂金属电加热片的电阻，R1为电桥桥臂电阻。
进一步地，放大后的电桥输出信号为VOUT′＝K′*VOUT，其中，VOUT′为放大后的电桥输出信号，K′为放大倍数。
进一步地，铂金属电加热片的阻值可根据计算获取。
进一步地，铂金属电加热片的当前温度值可根据计算获取。
根据本发明的另一方面，提供了一种测温加热一体化交流无磁温度控制系统，测温加热一体化交流无磁温度控制系统使用如上所述的测温加热一体化交流无磁温度控制方法进行测温加热一体化交流无磁温度控制。
进一步地，测温加热一体化交流无磁温度控制系统包括铂金属电加热片、非平衡电桥、功率放大器、信号放大器和处理单元，铂金属电加热片、功率放大器和信号放大器均与非平衡电桥连接，处理单元分别与功率放大器和信号放大器连接，处理单元用于根据期望温度与铂金属电加热片的实际温度的温度差值对铂金属电加热片进行PID控制以使温度差值控制为零。
进一步地，处理单元包括DSP内核、DAC单元和ADC单元，DSP内核用于输出控制信号、根据放大后的电桥输出信号和加热信号计算获取铂金属电加热片的阻值以及基于期望温度与实际温度的温度差值对铂金属电加热片进行PID控制以使温度差值控制为零，DAC单元用于将DSP内核输出的控制信号进行数模转换，ADC单元用于对放大后的电桥输出信号和加热信号进行模数转换。
应用本发明的技术方案，提供了一种测温加热一体化交流无磁温度控制方法，该方法利用铂金属电加热片在高低温环境下阻值发生连续近似线性变化的特点，由其即作为加热的执行机构，同时作为温度传感的热敏电阻，通过对铂金属电加热片进行标定，获取铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式，将铂金属电加热片的电加热信号直接激励非平衡电桥，根据放大后的电桥输出信号和加热信号计算获取铂金属电加热片的阻值，根据铂金属电加热片的阻值和铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式计算获取铂金属电加热片的当前温度值，基于期望温度与当前温度的温度差值进行PID控制以使温度差值控制为零，实现原子磁强计的温度闭环控制。本发明所提供的测温加热一体化交流无磁温度控制方法与现有技术相比，实现了测温加热一体化交流无磁温度控制，将铂金属电加热片作为加热的执行机构，同时作为温度传感的热敏电阻，减小了碱金属原子磁强计表头内部的剩磁干扰，降低了电气的复杂性，为表头小体积、高灵敏的发展需求提供了可能性。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的具体实施例提供的测温加热一体化交流无磁温度控制方法的结构原理示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种测温加热一体化交流无磁温度控制方法，该测温加热一体化交流无磁温度控制方法包括：对铂金属电加热片进行标定，获取铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式；将铂金属电加热片的电加热信号直接激励非平衡电桥，获取非平衡电桥的电桥输出信号；对电桥输出信号进行放大，获取放大后的电桥输出信号；同步采集放大后的电桥输出信号和加热信号，根据放大后的电桥输出信号和加热信号计算获取铂金属电加热片的阻值；根据铂金属电加热片的阻值和铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式计算获取铂金属电加热片的当前温度值；将铂金属电加热片的当前温度值与温度期望值相减以获取期望温度与实际温度的温度差值；基于期望温度与当前温度的温度差值进行PID控制以使温度差值控制为零，实现原子磁强计的温度闭环控制。
应用此种配置方式，提供了一种测温加热一体化交流无磁温度控制方法，该方法利用铂金属电加热片在高低温环境下阻值发生连续近似线性变化的特点，由其即作为加热的执行机构，同时作为温度传感的热敏电阻，通过对铂金属电加热片进行标定，获取铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式，将铂金属电加热片的电加热信号直接激励非平衡电桥，根据放大后的电桥输出信号和加热信号计算获取铂金属电加热片的阻值，根据铂金属电加热片的阻值和铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式计算获取铂金属电加热片的当前温度值，基于期望温度与当前温度的温度差值进行PID控制以使温度差值控制为零，实现原子磁强计的温度闭环控制。本发明所提供的测温加热一体化交流无磁温度控制方法与现有技术相比，实现了测温加热一体化交流无磁温度控制，将铂金属电加热片作为加热的执行机构，同时作为温度传感的热敏电阻，减小了碱金属原子磁强计表头内部的剩磁干扰，降低了电气的复杂性，为表头小体积、高灵敏的发展需求提供了可能性。
具体地，在本发明中，为了实现原子磁强计测温加热一体化交流无磁温度控制，首先需要对铂金属电加热片进行标定，获取铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式。在本发明中，对铂金属电加热片进行标定具体包括：依次选取-40℃、-20℃、0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃及120℃九个温度点，分别测量九个温度点对应的铂金属电加热片的电阻；对铂金属电加热片的九个温度点及相对应的九个电阻进行线性拟合以获取铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式，完成铂金属电加热片的标定。其中，铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式为R＝K*(T-20)+R0，其中，R为铂金属电加热片的电阻，K为标定系数，T为环境温度，R0为20℃时铂金属电加热片的电阻。
在获取了铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式之后，即可将铂金属电加热片的电加热信号直接激励非平衡电桥，获取非平衡电桥的电桥输出信号。在本发明中，非平衡电桥的电桥输出信号为其中，VOUT为非平衡电桥的电桥输出信号，VIN为加热信号，R为铂金属电加热片的电阻，R1为电桥桥臂电阻。
进一步地，在获取了非平衡电桥的电桥输出信号之后，为了提高温度测量的分辨率，需要对电桥输出信号进行放大，获取放大后的电桥输出信号。在本发明中，放大后的电桥输出信号为VOUT′＝K′*VOUT，其中，VOUT′为放大后的电桥输出信号，K′为放大倍数。
在本发明中，在获取了放大后的电桥输出信号之后，即可同步采集放大后的电桥输出信号和加热信号，根据放大后的电桥输出信号和加热信号计算获取铂金属电加热片的阻值。具体地，铂金属电加热片的阻值可根据计算获取。
进一步地，在获取了铂金属电加热片的阻值之后，即可根据铂金属电加热片的阻值和铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式计算获取铂金属电加热片的当前温度值。在本发明中，铂金属电加热片的当前温度值可根据计算获取。
在获取了铂金属电加热片的当前温度值之后，即可将铂金属电加热片的当前温度值与温度期望值相减以获取期望温度与实际温度的温度差值；基于期望温度与当前温度的温度差值进行PID控制以使所述温度差值控制为零，实现原子磁强计的温度闭环控制。
根据本发明的另一方面，提供了一种测温加热一体化交流无磁温度控制系统，该测温加热一体化交流无磁温度控制系统使用如上所述的测温加热一体化交流无磁温度控制方法进行测温加热一体化交流无磁温度控制。
应用此种配置方式，提供了一种测温加热一体化交流无磁温度控制系统，该系统利用铂金属电加热片在高低温环境下阻值发生连续近似线性变化的特点，由其即作为加热的执行机构，同时作为温度传感的热敏电阻，通过对铂金属电加热片进行标定，获取铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式，将铂金属电加热片的电加热信号直接激励非平衡电桥，根据放大后的电桥输出信号和加热信号计算获取铂金属电加热片的阻值，根据铂金属电加热片的阻值和铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式计算获取铂金属电加热片的当前温度值，基于期望温度与当前温度的温度差值进行PID控制以使温度差值控制为零，实现原子磁强计的温度闭环控制。本发明所提供的测温加热一体化交流无磁温度控制系统与现有技术相比，实现了测温加热一体化交流无磁温度控制，将铂金属电加热片作为加热的执行机构，同时作为温度传感的热敏电阻，减小了碱金属原子磁强计表头内部的剩磁干扰，降低了电气的复杂性，为表头小体积、高灵敏的发展需求提供了可能性。
进一步地，在本发明中，为了实现测温加热一体化交流无磁温度控制，可将测温加热一体化交流无磁温度控制系统包括铂金属电加热片、非平衡电桥、功率放大器、信号放大器和处理单元，铂金属电加热片、功率放大器和信号放大器均与非平衡电桥连接，处理单元分别与功率放大器和信号放大器连接，处理单元用于根据期望温度与铂金属电加热片的实际温度的温度差值对铂金属电加热片进行PID控制以使温度差值控制为零。
其中，为了实现对铂金属电加热片进行PID控制以使温度差值控制为零，可将处理单元配置为包括DSP内核、DAC单元和ADC单元，DSP内核用于输出控制信号、根据放大后的电桥输出信号和加热信号计算获取铂金属电加热片的阻值以及基于期望温度与实际温度的温度差值对铂金属电加热片进行PID控制以使温度差值控制为零，DAC单元用于将DSP内核输出的控制信号进行数模转换，ADC单元用于对放大后的电桥输出信号和加热信号进行模数转换。
为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1对本发明所提供的测温加热一体化交流无磁温度控制方法进行详细说明。
如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种测温加热一体化交流无磁温度控制方法，该方法具体包括铂金属电加热片的标定、温度测量和闭环控制等内容。
(1)铂金属电加热片的标定
铂金属电加热片具有在高低温环境下阻值发生连续近似线性变化的特点，将其置于高低温箱内，选取-40℃、-20℃、0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃及120℃等9个温度点，测量铂金属电加热片的电阻，并进行线性拟合，其阻值与环境的温度的关系如下所示：
R＝K*(T-20)+R0 (公式一)
其中，R为铂金属电加热片的电阻，T为环境温度，K为标定系数，R0为20℃时铂金属电加热片的电阻。
(2)温度测量
第一步：电加热信号直接激励非平衡电桥，则电桥的输出可由下式表示：
其中，VOUT为电桥的输出，VIN为加热信号，R1为电桥桥臂电阻。
第二步：对电桥输出进行放大，以提高温度测量的分辨率：
VOUT′＝K′*VOUT (公式三)
其中，VOUT′为放大后的输出，K′为放大倍数。
第三步：同步采集放大后的输出VOUT′和加热信号VIN，并对二者进行相关运算，可得两者的比值如下所示：
由于放大倍数K′，电桥桥臂电阻R1等参数均是设定值，所以只要求解VOUT′、VIN的比值，即可得到电加热片的阻值R，其解算公式与加热信号VIN的幅度无关，降低了由于该信号幅度的变化带来的温度解算漂移与波动。
通过(公式一)可求解当前的温度值T：
(3)温度闭环控制
将(公式五)中的T与温度期望值Tset相减，得到期望温度与实际温度的差值ΔT：
ΔT＝T-Tset (公式六)
经过PID控制后上述，加热控制量H可表示为：
PID
HPID＝ΦPID(ΔT) (公式七)
其中，ΦPID表示标准位置式PID算法，本发明不再详述。
调节PID参数，改变加热控制量HPID激励电加热片，将期望温度与实际温度的差值ΔT控制为零，实现温度闭环控制。
综上所述，本发明提供了一种测温加热一体化交流无磁温度控制方法，该方法利用铂金属电加热片在高低温环境下阻值发生连续近似线性变化的特点，由其即作为加热的执行机构，同时作为温度传感的热敏电阻，通过对铂金属电加热片进行标定，获取铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式，将铂金属电加热片的电加热信号直接激励非平衡电桥，根据放大后的电桥输出信号和加热信号计算获取铂金属电加热片的阻值，根据铂金属电加热片的阻值和铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式计算获取铂金属电加热片的当前温度值，基于期望温度与当前温度的温度差值进行PID控制以使温度差值控制为零，实现原子磁强计的温度闭环控制。本发明所提供的测温加热一体化交流无磁温度控制方法与现有技术相比，实现了测温加热一体化交流无磁温度控制，将铂金属电加热片作为加热的执行机构，同时作为温度传感的热敏电阻，减小了碱金属原子磁强计表头内部的剩磁干扰，降低了电气的复杂性，为表头小体积、高灵敏的发展需求提供了可能性。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种测温加热一体化交流无磁温度控制方法，其特征在于，所述测温加热一体化交流无磁温度控制方法包括：
对铂金属电加热片进行标定，获取铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式；
将所述铂金属电加热片的电加热信号直接激励非平衡电桥，获取所述非平衡电桥的电桥输出信号；
对所述电桥输出信号进行放大，获取放大后的电桥输出信号；
同步采集放大后的电桥输出信号和加热信号，根据所述放大后的电桥输出信号和所述加热信号计算获取所述铂金属电加热片的阻值；
根据所述铂金属电加热片的阻值和所述铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式计算获取所述铂金属电加热片的当前温度值；
将所述铂金属电加热片的当前温度值与温度期望值相减以获取期望温度与实际温度的温度差值；
基于所述期望温度与当前温度的温度差值进行PID控制以使所述温度差值控制为零，实现原子磁强计的温度闭环控制。
2.根据权利要求1所述的测温加热一体化交流无磁温度控制方法，其特征在于，所述铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式为R＝K*(T-20)+R0，其中，R为铂金属电加热片的电阻，K为标定系数，T为环境温度，R0为20℃时铂金属电加热片的电阻。
3.根据权利要求2所述的测温加热一体化交流无磁温度控制方法，其特征在于，对铂金属电加热片进行标定具体包括：
依次选取-40℃、-20℃、0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃及120℃九个温度点，分别测量九个温度点对应的铂金属电加热片的电阻；
对所述铂金属电加热片的九个温度点及相对应的九个电阻进行线性拟合以获取所述铂金属电加热片的阻值与环境温度关系式，完成所述铂金属电加热片的标定。
4.根据权利要求2所述的测温加热一体化交流无磁温度控制方法，其特征在于，所述非平衡电桥的电桥输出信号为其中，VOUT为非平衡电桥的电桥输出信号，VIN为加热信号，R为铂金属电加热片的电阻，R1为电桥桥臂电阻。
5.根据权利要求4所述的测温加热一体化交流无磁温度控制方法，其特征在于，放大后的电桥输出信号为VOUT′＝K′*VOUT，其中，VOUT′为放大后的电桥输出信号，K′为放大倍数。
6.根据权利要求5所述的测温加热一体化交流无磁温度控制方法，其特征在于，所述铂金属电加热片的阻值可根据计算获取。
7.根据权利要求6所述的测温加热一体化交流无磁温度控制方法，其特征在于，所述铂金属电加热片的当前温度值可根据计算获取。
8.一种测温加热一体化交流无磁温度控制系统，其特征在于，所述测温加热一体化交流无磁温度控制系统使用如权利要求1至7中任一项所述的测温加热一体化交流无磁温度控制方法进行测温加热一体化交流无磁温度控制。
9.根据权利要求8所述的测温加热一体化交流无磁温度控制系统，其特征在于，所述测温加热一体化交流无磁温度控制系统包括铂金属电加热片、非平衡电桥、功率放大器、信号放大器和处理单元，所述铂金属电加热片、所述功率放大器和信号放大器均与所述非平衡电桥连接，所述处理单元分别与所述功率放大器和所述信号放大器连接，所述处理单元用于根据期望温度与所述铂金属电加热片的实际温度的温度差值对所述铂金属电加热片进行PID控制以使所述温度差值控制为零。
10.根据权利要求9所述的测温加热一体化交流无磁温度控制系统，其特征在于，所述处理单元包括DSP内核、DAC单元和ADC单元，所述DSP内核用于输出控制信号、根据放大后的电桥输出信号和所述加热信号计算获取所述铂金属电加热片的阻值以及基于所述期望温度与实际温度的温度差值对所述铂金属电加热片进行PID控制以使所述温度差值控制为零，所述DAC单元用于将所述DSP内核输出的控制信号进行数模转换，所述ADC单元用于对所述放大后的电桥输出信号和所述加热信号进行模数转换。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311732967.4A CN117826905A (zh) | 2023-12-15 | 2023-12-15 | 测温加热一体化交流无磁温度控制方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311732967.4A CN117826905A (zh) | 2023-12-15 | 2023-12-15 | 测温加热一体化交流无磁温度控制方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117826905A true CN117826905A (zh) | 2024-04-05 |
Family
ID=90514626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311732967.4A Pending CN117826905A (zh) | 2023-12-15 | 2023-12-15 | 测温加热一体化交流无磁温度控制方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117826905A (zh) |
-
2023
- 2023-12-15 CN CN202311732967.4A patent/CN117826905A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ripka | Advances in fluxgate sensors | |
| EP1810046B1 (en) | Sensor for measuring magnetic flux | |
| Li et al. | A closed-loop operation to improve GMR sensor accuracy | |
| Cardelli et al. | Surface field measurements in vector characterization of Si-Fe magnetic steel samples | |
| US2861242A (en) | Magnetometer | |
| Rovati et al. | Zero-field readout electronics for planar fluxgate sensors without compensation coil | |
| RU2586392C1 (ru) | Магнитный способ измерения термодинамической температуры в энергетических единицах | |
| Prakash et al. | A microcontroller-based compact device for measuring weak magnetic fields | |
| Yağlıdere et al. | A novel method for calculating the ring-core fluxgate demagnetization factor | |
| CN117826905A (zh) | 测温加热一体化交流无磁温度控制方法及系统 | |
| Riveros et al. | Design, implementation and experimental characterisation of a high sensitivity GMI gradiometer with an interference compensation system | |
| Ripka et al. | Portable fluxgate magnetometer | |
| Petrucha et al. | Cross-field effect in a triaxial AMR magnetometer with vector and individual compensation of a measured magnetic field | |
| RU138023U1 (ru) | Устройство для калибровки трёхкомпонентного магнитометра | |
| Khosravi et al. | Comparison of a designed scalar proton precession magnetometer with a scalar calibrated 3-axis fluxgate magnetometer | |
| Ripka et al. | A 3-phase current transducer based on microfluxgate sensors | |
| EP2388608B1 (en) | Fluxgate sensor circuit for measuring the gradient of a magnetic field | |
| Riveros et al. | High sensitivity GMI gradiometer with an active interference compensation system | |
| Xu et al. | Development of a Compact Magnetic Suspension Balance | |
| Hall et al. | Magnetic environment and magnetic field standards at NPL for the calibration of low noise magnetometers and gradiometers for cleanliness studies | |
| Lu et al. | Development of characteristic test system for GMR sensor | |
| CN108896945A (zh) | 一种高灵敏度原子磁力仪的灵敏度指标标定方法 | |
| Tanriseven et al. | A low cost and simple fluxgate magnetometer implementation | |
| Satav et al. | Design and development of a low-cost digital magnetic field meter with wide dynamic range for EMC precompliance measurements and other applications | |
| Meng et al. | Construction and Experimental Verification of a New Miniature Low-Noise Hall Sensor for Wide-Range Vector Magnetic Field Measurements |
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 |