航天器在軌檢漏用高精度雙通道測溫電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種可以嵌入航天器在軌檢漏儀器內(nèi)對檢測結(jié)果進行溫度補償?shù)碾p通道測溫電路，包括四線制熱敏電阻，微電流恒流源，高精度標準電阻，24位AD采樣芯片，DSP核心處理器和液晶顯示等部分組成；DSP核心處理器與點陣液晶屏電連接，處理器分別對稱地電連接兩路的測溫電路，每個測溫回路包括微電流恒流源、高精度標準電阻、帶有一路屏蔽地線的四線制熱敏電阻傳感器和24位AD采樣部件，恒流源為串聯(lián)的高精度標準電阻和四線制熱敏電阻傳感器供電，通過采樣部件實現(xiàn)高精度標準電阻和熱敏電阻傳感器的分壓比率的測量，處理器分別與恒流源和采樣部件電連接并利用熱敏電阻阻值與溫度的關(guān)系，采用對數(shù)擬合方法進行數(shù)據(jù)處理，得到溫度，實現(xiàn)高精度的雙通道測溫。
【專利說明】航天器在軌檢漏用高精度雙通道測溫電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于測溫【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，本發(fā)明涉及一種航天器在軌檢漏過程中的 用于對壓力進行溫度補償?shù)母呔入p通道測溫電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國航天器艙體總漏率在軌檢測技術(shù)方案采用壓力變化在軌檢漏方法，溫 度成為該檢漏方法準確性的主要影響因素，因此，需要對檢漏結(jié)果進行溫度補償，測溫精度 直接影響其檢漏結(jié)構(gòu)的準確性；而目前航天器總裝檢漏過程中使用的成熟高精度測溫設(shè)備 屬于單機設(shè)備，且均為國外產(chǎn)品，無法嵌入式兼容到在軌檢漏儀器中，而國內(nèi)研發(fā)測溫電路 精度又無法滿足檢漏需求。
[0003] 通常，一般測溫電路用的溫度采集電路采用惠斯通電橋法，如圖1所示。其中，該 溫度采集電路包括參考電阻1、比例臂電阻2、溫度傳感器3和比例臂電阻4,由于該電路在 硬件信號采集上具有非線性，要想實現(xiàn)高精度溫度測量必須降低或者消除測溫電路的非線 性，其橋臂電阻等自熱和接觸熱都會影響測溫精度，而難以滿足精度要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是提供一種可以嵌入航天器在軌檢漏儀器內(nèi)對檢測結(jié)果進行溫度補 償?shù)母呔入p通道測溫電路，該測溫電路具有優(yōu)于±0. 02°c的高精度，能夠消除溫度變化 對檢漏結(jié)果帶來的影響。
[0005] 本發(fā)明所提供的具體方案如下：
[0006] 本發(fā)明的嵌入航天器在軌檢漏儀器內(nèi)對檢測結(jié)果進行溫度補償?shù)母呔入p通道 測溫電路，主要包括DSP核心處理器和與其電連接的128X64點陣液晶屏，DSP核心處理器 分別對稱地電連接兩路測溫電路，每個測溫回路包括微電流恒流源、高精度標準電阻、帶有 一路屏蔽地線的四線制熱敏電阻傳感器和24位AD采樣部件，其中，微電流恒流源為串聯(lián)的 高精度標準電阻和四線制熱敏電阻傳感器供電，通過24位AD采樣部件實現(xiàn)標準電阻和熱 敏電阻傳感器的分壓比率的測量，從而得到熱敏電阻傳感器的阻值，DSP核心處理器分別與 微電流恒流源和24位AD采樣部件電連接并利用熱敏電阻阻值與溫度的關(guān)系，采用對數(shù)擬 合方法進行數(shù)據(jù)處理，得到溫度，實現(xiàn)高精度的雙通道測溫。
[0007] 其中，微電流恒流源為能提供IOOuA微小電流的恒流源，優(yōu)選ADS1247芯片。
[0008] 其中，DSP核心處理器為TMS320F28335數(shù)字信號處理器。
[0009] 其中，24位AD采樣部件為24位高精度的ADS1255芯片。
[0010] 其中，高精度標準電阻為25KQ的高精度標準電阻。
[0011] 由于采取以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0012] 1)采用微電流恒流源分壓比率式測溫電路，消除傳統(tǒng)橋式電路的非線性、線路的 等效電阻壓降、傳感器自身熱和接觸電勢對高精度測量的影響；
[0013] 2)采用DSP作為數(shù)據(jù)處理器，通過測得的比率得到傳感器電阻值的變化，利用熱 敏電阻阻值與溫度的關(guān)系，采用對數(shù)擬合方法，實現(xiàn)對從阻值向溫度的轉(zhuǎn)化，通過校準各項 系數(shù)，實現(xiàn)高精度測量。
[0014] 3)采用一個DSP核心處理器，雙通路對稱測溫電路，保證相互的一致性和獨立性， 實現(xiàn)雙通道高精度溫度測量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1現(xiàn)有技術(shù)中測溫橋式電路的示意圖。
[0016] 其中，1參考電阻；2比例臂電阻；3溫度傳感器；4比例臂電阻。
[0017] 圖2為本發(fā)明的嵌入航天器在軌檢漏儀器內(nèi)對檢測結(jié)果進行溫度補償?shù)哪骋宦?1?精度測溫電路的不意圖。
[0018] 其中，5為微電流恒流源；6為高精度標準電阻；7為熱敏電阻傳感器；8為24位AD 采樣部件；
[0019] 圖3本發(fā)明的嵌入航天器在軌檢漏儀器內(nèi)對檢測結(jié)果進行溫度補償?shù)母呔入p 通測溫電路示意圖。
[0020] 其中，9為DSP數(shù)字信號處理器；10為128X64的點陣液晶屏。

【具體實施方式】
[0021] 以下介紹的是作為本發(fā)明所述內(nèi)容的【具體實施方式】，下面通過【具體實施方式】對本 發(fā)明的所述內(nèi)容作進一步的闡明。當然，描述下列【具體實施方式】只為示例本發(fā)明的不同方 面的內(nèi)容，而不應理解為限制本發(fā)明范圍。
[0022] 參照圖2,圖2顯示了本發(fā)明的雙路測溫電路中某一路測溫電路的示意圖。其中， 測溫回路包括微電流恒流源5如ADS1247芯片、高精度標準電阻6、帶有一路屏蔽地線的四 線制熱敏電阻傳感器7和24位AD采樣部件8,例如ADS1255芯片；其中，微電流恒流源5為 串聯(lián)的高精度標準電阻6和四線制熱敏電阻傳感器7供電，通過24位AD采樣部件8實現(xiàn)標 準電阻6和熱敏電阻傳感器7的分壓比率的測量，從而得到熱敏電阻傳感器7的阻值。圖 3顯示了本發(fā)明的嵌入航天器在軌檢漏儀器內(nèi)對檢測結(jié)果進行溫度補償?shù)母呔入p通測溫 電路示意圖。該高精度的雙通路測溫電路主要包括DSP核心處理器9 (TMS320F28335數(shù)字 信號處理器）和與其電連接的128X64點陣液晶屏10, DSP核心處理器9分別對稱地電連 接有雙通路的測溫電路，DSP核心處理器9分別與微電流恒流源5和24位AD采樣部件8電 連接并利用熱敏電阻阻值與溫度的關(guān)系，采用對數(shù)擬合方法進行數(shù)據(jù)處理，得到溫度，實現(xiàn) 高精度的雙通道測溫。
[0023] 在一具體的實施方式中，高精度標準電阻為25KQ的高精度標準電阻。
[0024] 本發(fā)明設(shè)計采用TI公司的ADS1247芯片提供IOOuA的微小電流的恒流源為25K Q 的高精度電阻和熱敏電阻串聯(lián)電路供電，采用比對測量的原理，以TMS320F28335數(shù)字信號 處理器作為核心控制處理器，利用24位高精度ADS1255芯片差分輸入，實現(xiàn)熱敏電阻傳感 器的輸出的電壓比率測量，進而得到高精度的熱敏電阻阻值，通過熱阻關(guān)系數(shù)值擬合實現(xiàn) 高精度的溫度測量。由于采用一個核心處理器，雙通路對稱測溫電路的形式，保證了一致 性和相互獨立性，實現(xiàn)高精度雙通道測溫采集。其測溫結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方式主要是通過分 壓比率測量結(jié)果N，與恒流源A和標準電阻R按公式1計算得到熱敏電阻Rt，利用熱敏電阻 阻值Rt與溫度T的關(guān)系，采用對數(shù)擬合方法如公式2所示，實現(xiàn)對從阻值向溫度的轉(zhuǎn)化， 并通過不同溫度點的校準，各項系數(shù)ai，其中i = 1，2, 3…，實現(xiàn)高精度測溫，將結(jié)構(gòu)顯示在 128X64的點陣液晶屏上。本發(fā)明創(chuàng)新性地利用微電流和標準電阻比對測量的方法，有效消 除線路的等效電阻壓降和電阻計傳感器的自身熱和接觸電勢對高精度測量的影響。
[0025] 分壓比率值與熱敏電阻阻值相互轉(zhuǎn)換關(guān)系如公式1所示：
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 可嵌入到航天器在軌檢漏儀器內(nèi)對檢測結(jié)果進行溫度補償?shù)碾p通道測溫電路，主要 包括DSP核心處理器和與其電連接的128X64點陣液晶屏，DSP核心處理器分別對稱地電 連接兩通道的測溫電路，每個測溫回路包括微電流恒流源、高精度標準電阻、帶有一路屏蔽 地線的四線制熱敏電阻傳感器和24位AD采樣部件，其中，微電流恒流源為串聯(lián)的高精度標 準電阻和四線制熱敏電阻傳感器供電，通過24位AD采樣部件實現(xiàn)標準電阻和熱敏電阻傳 感器的分壓比率的測量，從而得到熱敏電阻傳感器的阻值，DSP核心處理器分別與微電流恒 流源和24位AD采樣部件電連接并利用熱敏電阻阻值與溫度的關(guān)系，采用對數(shù)擬合方法進 行數(shù)據(jù)處理，得到溫度，實現(xiàn)高精度的雙通道測溫。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙通道測溫電路，其中，微電流恒流源為能提供lOOuA微小電流 的恒流源。
3. 如權(quán)利要求2所述的雙通道測溫電路，其中所述恒流源為ADS1247芯片。
4. 如權(quán)利要求1-3任一項所述的雙通道測溫電路，其中，DSP核心處理器為 TMS320F28335數(shù)字信號處理器。
5. 如權(quán)利要求1-3任一項所述的雙通道測溫電路，其中，24位AD采樣部件為24位高 精度的ADS1255芯片。
6. 如權(quán)利要求1-3任一項所述的雙通道測溫電路，其中，高精度標準電阻為25KQ的高 精度標準電阻。
7. 如權(quán)利要求1-3任一項所述的雙通道測溫電路，其中，四線制熱敏電阻傳感器采用 FLUKE 5641/5642高精度測溫傳感器。
【文檔編號】G01M3/26GK104374488SQ201410658014
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】孫偉, 孫立臣, 孟冬輝, 閆榮鑫, 王勇, 邵容平, 綦磊, 趙月帥, 任國華, 李唯丹, 丁冉, 李曉麗 申請人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所