一种便携式相对重力仪的恒温系统技术方案

本发明专利技术涉及一种便携式相对重力仪的恒温系统，特点为：第一路恒温结构包括重力敏感器外壳、紧粘贴于该外壳外的第一路加热膜带、紧包裹于第一路加热膜带外围的第一路气凝胶隔热层及两个第一热敏电阻构成；第三路恒温结构包括紧贴于电路板安装壳外围的第三路加热膜带、紧包裹于第三路加热膜带外围的第三路气凝胶隔热层及第三路热敏电阻构成；第二路恒温结构包括紧贴于第一和第二气凝胶隔热层的铝屏蔽圆柱薄筒、紧贴于铝屏蔽圆柱薄筒外围的第二路加热膜带、紧包裹于第二路加热膜带外围的第二路气凝胶隔热层和第二路热敏电阻构成；重力敏感器外壳的上下端及外侧四周均与重力仪外框架通过轻型减振器连接。本系统具有低功耗和恒温效果好的优点。恒温效果好的优点。恒温效果好的优点。

A thermostatic system of portable relative gravimeter

【技术实现步骤摘要】
一种便携式相对重力仪的恒温系统


[0001]本专利技术属于恒温结构
，涉及重力仪的恒温技术，特别涉及一种便携式相对重力仪的恒温系统。

技术介绍

[0002]便携式相对重力仪是一种高精度重力测量的精密仪器，由金属零长弹簧或石英零长弹簧、高精度传感器以及力发生器等核心部件组成，一般要求重力测量精度优于。但由于零长弹簧重力敏感器存在不可消除的温度属性，其温度效应严重影响重力测量精度。自研的零长弹簧重力敏感器要求其工作核心区域温度稳定性优于0.001℃才能满足重力测量精度优于。故需要针对重力仪可移动、便携式的特性，设计一种轻量化高精度的恒温系统，满足在
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25℃~+40℃外界环境变温下，实现恒温系统低功耗、高稳定性的工作要求。
[0003]为解决这一问题，需要设计一种轻量化高稳定性的相对重力仪恒温系统，满足便携式重力仪低功耗、重量轻和高稳定性的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是在于克服现有技术的不足之处，提供一种低功耗、可实现较好的恒温效果的便携式相对重力仪系统。
[0005]本专利技术的上述目的通过如下技术方案来实现：一种便携式相对重力仪的恒温系统，其特征在于：包括第一路恒温结构、第二路恒温结构、第三路恒温结构、轻型减振器和重力仪外框架；所述第一路恒温结构包括重力敏感器外壳、第一路加热膜带、第一路热敏电阻、第一路气凝胶隔热层；重力敏感器外壳为密封空心圆柱筒结构，由圆柱筒体和上下密封盖构成；第一路加热膜带均匀紧粘贴于重力敏感器外壳外围，第一路气凝胶隔热层紧包裹于第一路加热膜带的外围，第一路热敏电阻有两个，一个第一路热敏电阻悬固于重力敏感器外壳内腔的中心部位，另一个第一路热敏电阻紧贴于重力敏感器外壳的内壁上；所述第三路恒温结构包括第三路加热膜带、第三路热敏电阻、第三路气凝胶隔热层；第三路加热膜带均匀紧贴于上密封盖上方的电路板安装壳的外围，第三路气凝胶隔热层紧包裹于第三路加热膜带的外围；第三路热敏电阻紧贴于电路板安装壳的内壁上；所述第二路恒温结构包括铝屏蔽圆柱薄筒、第二路加热膜带、第二路热敏电阻、第二路气凝胶隔热层；第二路恒温结构整体包裹于第一路恒温结构和第三路恒温结构的外围，所述铝屏蔽圆柱薄筒紧贴于第一路气凝胶保温层和第三路气凝胶保温层的外围，第二路加热膜带紧贴于铝屏蔽圆柱薄筒的外围，第二路气凝胶隔热层紧包裹于第二路加热膜带外围，第二路热敏电阻紧贴于第二路气凝胶保温层内壁上；所述第一路加热膜带、第二路加热膜带和第三路加热膜带分别连接于第一路恒温控制电路、第二路恒温控制电路和第三路恒温控制电路中；
所述第一路恒温结构、第二路恒温结构、第三路恒温结构设置于重力仪外框架内部，所述重力敏感器外壳的上下端及外侧四周均与重力仪外框架通过轻型减振器连接。
[0006]进一步的：所述第一路恒温控制电路采用惠斯通桥路实现温度
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电压值的测量，经过精密运算放大器构成的缓冲电路后，输入至24位高精度A/D转换器进行采样，再将采样数据输送至ARM处理器处理及控制算法运算，ARM处理器根据控制律输出的PWM波经光耦隔离和半桥驱动器控制第一路加热膜带加热。
[0007]进一步的：所述第二路恒温控制电路和第三路恒温控制电路采用相同的控制电路，采用惠斯通桥路实现温度
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电压值的测量，将桥路采集到的温度
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电压值经精密仪表放大器输入TM4C123处理器自带的12A/D转换进行数据采样处理，再将采样数据输送至ARM处理器处理及控制算法运算，ARM处理器根据控制律输出的PWM波经光耦隔离和半桥驱动器控制对应加热膜带加热进一步的：每组轻型减振装置由钢性支柱与轻型减振器连接构成，钢性支柱采用低导热率材料制成，钢性支柱内端与重力敏感器外壳固定连接，钢性支柱外端与轻型减振器的一端连接，轻型减振器的另一端与重力仪外框架连接。
[0008]进一步的：在第一路气凝胶隔热层的内外壁上、在第二路气凝胶隔热层的内外壁上及在第三路气凝胶隔热层的内外壁上均涂有反辐射隔热涂料。
[0009]本专利技术具有的优点和积极效果：1、本专利技术通过第一路恒温结构，起到了减少热量散失和抑制外界温度变化对重力敏感器外壳内部恒温环境影响，通过第二路恒温结构，起到了抵御外界环境大变温干扰的作用，通过第三路恒温结构，起到了对电路板的恒温保护作用，三路恒温结构的内外包裹式组合模式，达到良好的恒温控制效果，进而保证了重力测量精度。
[0010]2、本专利技术将重力敏感器外壳设计成直径和高度相等的圆柱筒状，利于均匀加热和保温，重力敏感器采用抽真空处理，热流动较小，利于建立较为稳定的恒温温度场。
[0011]3、本专利技术采用轻质、导热系数极低的气凝胶材料作为保温材料，并适当涂上反辐射隔热涂料，达到非常理想的隔热效果，有效降低了温控功耗和减轻恒温系统重量。
[0012]4、本专利技术采用轻型减振装置重力敏感器与重力仪外框架隔离，保证重力敏感器在移动或运输的过程中处于稳态，使重力敏感器恒温状态不受重力仪晃动影响。
附图说明
[0013]图1是本专利技术恒温系统的结构简图；图2是本专利技术第一路恒温控制电路图；图3是本专利技术第二路、第三路恒温控制电路图；图4是本专利技术常温下恒温稳定性效果；图5是本专利技术高低温变化下恒温稳定性效果；图6是本专利技术温箱对应的高低温实时温度值曲线图。
具体实施方式
[0014]以下结合附图并通过实施例对本专利技术的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。
[0015]一种便携式相对重力仪的恒温系统，请参见图1
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6，主要由第一路恒温结构、第二路恒温结构、第三路恒温结构、多组轻型减振装置10和重力仪外框架1等构成。
[0016]第一路恒温结构：第一路恒温结构包括重力敏感器外壳8、第一路加热膜带11、第一路热敏电阻（采用高灵敏性44008热敏电阻）、第一路气凝胶隔热层6。重力敏感器外壳为密封空心圆柱筒结构，由圆柱筒体和上下密封盖构成。优选，圆柱筒体的内直径与内高度相等（即），圆柱筒体的外直径与外高度相等（即）。
[0017]零长弹簧重力敏感器9处于空心圆柱形重力敏感器外壳内的中心位置，第一路加热膜带均匀紧贴于圆柱筒体外壁和上下密封盖外，圆柱筒体利于第一路加热膜带均匀布局和均匀加热，对圆柱筒体重力敏感器壳体内抽真空处理，可极大减少其内部热流动，保证温度场处于理想的稳定状态。在圆柱形重力敏感器壳体外围位于加热膜带的外侧采用第一路气凝胶隔热层进行严密包裹，在第一路气凝胶隔热层的内外壁上涂上RLHY
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A05反辐射隔热涂料（本专利技术设计均采用此型号反辐射隔热涂料，反射率可到90％以上，且厚度很薄），减少热量散失和抑制外界温度变化对内部恒温环境影响。一个热敏电阻15（属于第一路热敏电阻）悬固于重力敏感器空心位置，另一个热敏电阻14（属于第一路热敏电阻）紧贴于圆柱筒内壁上，分别用于检测核心区域温度和圆柱壁温度变化，将此两处温度信息输送至ARM处理器，经PID
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式相对重力仪的恒温系统，其特征在于：包括第一路恒温结构、第二路恒温结构、第三路恒温结构、轻型减振装置和重力仪外框架；所述第一路恒温结构包括重力敏感器外壳、第一路加热膜带、第一路热敏电阻、第一路气凝胶隔热层；重力敏感器外壳为密封空心圆柱筒结构，由圆柱筒体和上下密封盖构成；第一路加热膜带均匀紧粘贴于重力敏感器外壳外围，第一路气凝胶隔热层紧包裹于第一路加热膜带的外围，第一路热敏电阻有两个，一个第一路热敏电阻悬固于重力敏感器外壳内腔的中心部位，另一个第一路热敏电阻紧贴于重力敏感器外壳的内壁上；所述第三路恒温结构包括第三路加热膜带、第三路热敏电阻、第三路气凝胶隔热层；第三路加热膜带均匀紧贴于上密封盖上方的电路板安装壳的外围，第三路气凝胶隔热层紧包裹于第三路加热膜带的外围；第三路热敏电阻紧贴于电路板安装壳的内壁上；所述第二路恒温结构包括铝屏蔽圆柱薄筒、第二路加热膜带、第二路热敏电阻、第二路气凝胶隔热层；第二路恒温结构整体包裹于第一路恒温结构和第三路恒温结构的外围，所述铝屏蔽圆柱薄筒紧贴于第一路气凝胶保温层和第三路气凝胶保温层的外围，第二路加热膜带紧贴于铝屏蔽圆柱薄筒的外围，第二路气凝胶隔热层紧包裹于第二路加热膜带外围，第二路热敏电阻紧贴于第二路气凝胶保温层内壁上；所述第一路加热膜带、第二路加热膜带和第三路加热膜带分别连接于第一路恒温控制电路、第二路恒温控制电路和第三路恒温控制电路中；所述第一路恒温结构、第二路恒温结构、第三路恒温结构设置于重力仪外框架内部，所述重力敏感器外壳的上下端及...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智奇，吴宗坤，朱学毅，仇恺，吴畏，宋丽薇，褚宁，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所，
类型：发明
国别省市：