基于半导体控温的高精密低漂移测温系统

针对绝热加速量热仪对样品微弱放热的检测需求,设计了一种基于冷端及测量电路半导体恒温控制的高精密低漂移热电偶测温系统。系统采用低噪声仪用放大器ISL28634及32位高分辨率模数转换器AD7177-2实现热电偶信号数字化采集;通过高灵敏度NTC热敏电阻进行热电偶冷端测温补偿;利用半导体制冷片针对性控制模拟电路部分温度,使其工作于恒温稳定状态,抑制电路测温漂移。实验结果表明,系统在0~450℃范围内测温精密度优于±0. 005℃,2 h内平均每min测温漂移优于±0. 000 5℃。同时,将该系统应用于绝热加速量热仪,可有效提升仪器热安全评价指标——起始反应温度检测准确度。     

基于电子印刷工艺的薄膜热电偶研制

薄膜热电偶由于具有体积小、热容量小及响应速度快等优点成为近年来学者们研究的重点。薄膜制备常用的方法有射频溅射法、离子镀膜法以及直流脉冲磁控溅射法等,但这些方法操作设备复杂,制作时间长,效率低,成功率低且复现性差。用电子印刷工艺制备薄膜热电偶,将Au,Pt的溶液化微纳米材料印制在基板上,印刷成为Au-Pt薄膜热电偶,该方法操作方便快捷,对电极材料污染小。通过试验证明:采用电子印刷工艺制备的Au-Pt薄膜热电偶符合Au-Pt热电偶检定规程的要求,热电偶精度高,重复性和一致性好。     

ADC型高精密测温电桥非线性误差修正方法研究

针对ADC型测温电桥因电路结构复杂、集成度高、非线性误差来源多样,导致现有误差修正方法效果不佳的问题,提出了一种基于误差来源分析的修正方法。根据ADC型测温电桥原理定量分析了电路中运算放大器共模抑制比、正反向电流不匹配度对非线性误差的贡献,运用RBC开展了这两个误差源的最大似然估计及修正,并对剩余残差进行了多项式拟合,实现了非线性误差修正;基于自制ADC型测温电桥及RBC对上述修正方法进行了验证,实验结果表明:所提方法修正后的最大非线性误差为-1.77×10^-5,相对于传统非线性修正方法的最大非线性误差-3.57×10^-5有了显著提升。     

面向现场检测的红外无线传输系统及其性能研究

针对危险化学品系列检测设备的现场检测安全性、数据传输和远程控制需求,建立了基于红外通信的低成本和低复杂度的无线传输系统.在简述其组成结构的基础上,设计了用于现场检测的无线传输节点的硬件和软件,并根据危险化学品现场检测数据传输和控制特点,实验并分析了波特率、红外载波占空比、发射管峰值电流对传输性能的影响关系.结果表明,红外无线传输参数中的波特率为2 kbit/s、占空比为45％、发射管峰值电流为140 mA时,现场检测传输控制效果最好.     

多级热电制冷器升降温速率控制策略

针对传统PID对非线性、时变性的多级热电制冷器升降温速率控制系统难以实现高精度控制的问题,提出将单神经元PID用于多级热电制冷器升降温速率控制的策略。根据级间制冷量与发热量平衡方程,建立以电流为输入参数的三级热电制冷器动态模型。通过系统辨识工具得到系统传递函数。在此基础上,对传统PID、模糊非线性、神经网络、单神经元PID控制算法进行对比分析,选取单神经元PID作为升降温速率的控制策略。针对单神经元易陷入局部极小值的缺陷,采用遗传算法结合模型仿真的思路,改进加权系数的初始取值,有效提高了升降温速率的控制精度。Simulink仿真结果表明:通过遗传算法寻优的单神经元PID控制多级热电制冷器的升降温速率,在不同热端温度下的误差均小于0.08℃/min,调整时间小于12 s。该控制方式比传统PID的控制精度更高、调整时间更短,在多级热电制冷器的高精度温度控制中具有广阔的应用前景。     

基于椭圆曲线的数字签名方案研究

该文提出了一种新的基于椭圆曲线的数字签名方案。该数字签名方案的安全性是基于椭圆曲线离散对数难题上的。作者对该方案进行了安全性分析,发现该方案能有效防止伪造攻击。同时,该方案具有通信成本低、通信速度快、安全性高等特点,适合应用于小型身份认证系统。     

Smith模糊PID匀速升温控制策略研究

针对电加热炉匀速升温过程模型建立困难、调节过程滞后等问题,提出了一种基于炉体散热补偿的Smith模糊PID控制算法。通过炉体散热补偿建立针对被控量升温速率的一阶线性纯滞后模型;采用Smith预估器消除纯滞后特性带来的影响,提高系统的稳定性,加快调节过程;引入模糊PID控制,克服Smith预估补偿环节鲁棒性差的弱点,实现参数的自适应调整,并提高了稳态精度,实现了高精度的匀速升温控制。试验结果表明,该控制策略的控制偏差低于5%,明显优于常规PID控制。     

基于最小二乘支持向量机的硅压阻式传感器温度补偿

针对硅压阻式传感器灵敏度和零点温度漂移大、硬件补偿电路效果不佳的问题,提出最小二乘支持向量机方法对其温度漂移进行补偿。首先分析了经硬件补偿后的硅压阻式传感器的温度漂移特性,在整个检测范围内选取均匀分布的温度、压力数据作为模型输入,经预处理后对输出数值进行训练,并运用网格搜索法和交叉确认法优化模型的惩罚因子和正则化参数,建立了传感器温度补偿模型。实验结果表明,基于最小二乘支持向量机的温度补偿算法在0~100℃温度范围内把传感器输出综合精度从3.2%FS提高到0.25%FS,进一步提高了传感器的精度和温度使用范围,具有较高的实用价值。     

强耦合双通道热分析炉温度跟随控制策略研究

量热仪作为化学品热危险性评估的主要工具之一,其热分析炉温度控制的准确性、通道间温度无差异性是保障样品放热量检测精度的前提.针对该类炉体纯滞后、大惯性及通道间强耦合的特性,提出了一种将功率补偿、模糊PID与跟随控制相结合的控制策略.此策略无需准确的数学模型,计算简单.实验结果表明,该控制策略相比于传统PID控制具有响应快、超调小、双通道温差小的特点,满足双通道热分析炉匀速升温控制中速率准确性和双通道温度一致性要求.