[发明专利]一种基于多频解算的非平衡交流电桥无磁探温方法

权利要求书

1.一种核磁共振陀螺和原子磁强计无磁探温方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)明确无磁探温需求，即测温电流为0～0.5mA，敏感温度中心为120℃，范围为100～140℃内要求精度为0.001℃，在-10～200℃范围内精度在0.5℃；

2)选择热敏电阻为Pt1000薄膜电阻，确定其探头的复阻抗模型如下式

其中，R_pt为热敏电阻的焊盘和引脚的分布电阻，R_x为引线和焊点带来的电阻，L_x为引线和焊盘带来的分布电感，C_ptx为热敏电阻的焊盘和引脚的分布电容；

标定不同温度下的Pt1000的电阻值，建立该探头的温度-阻值关系式

T＝aR_pt³+bR_pt²+cR_pt+d

其中，T为探头的温度，a、b、c、d为拟合系数；

3)选择1460欧姆的无感电阻作为参考电阻，制作电桥；

测量并记录各参考臂的电阻的精确阻值R₁、R₂、R₃；

4)利用多频电压源，加载直流电压V_s，测得输出电压V_o，根据下式

求解R_pt，得到Pt1000在该温度下对应的R_pt的值；

联列方程，确定不同频率下输出的电压的实部和虚部

其中，Z_i,j,i＝1、2、3；j＝1、2、3…n表示在角频率为ω_j时电桥的第i臂的复阻抗；

V_real,1,1+j·V_img,1,1为驱动电压的频率为ω₁时的参考臂复阻抗；

改变Pt1000所在的环境温度，即改变R_pt的值，R_pt取值四次，得到八个方程组成方程组，利用牛顿迭代法就可以将Z_1,1、Z_2,1和Z_3,1求出；

同理，可以求出在其它驱动频率下的各参考臂的复阻抗，即驱动频率为ω₂时的参考臂的复阻抗Z_1,2、Z_2,2和Z_3,2；

5)驱动电桥，检测输出电压，得到不同频率下输出的电压的实部和虚部；

驱动电压频率为ω₁时，电压输出为V_real,1+jV_img,1；

驱动电压频率为ω₂时，电压输出为V_real,2+jV_img,2；

联列方程如下：

6)利用下式确定Pt1000阻值的近似值

将该近似值与上述步骤(2)中得到的R_x、L_x、C_ptx的测量值，作为一组近似值，作为求解步骤(5)中建立的方程组的初始解；

7)采用牛顿迭代法求解步骤5)中的方程组，直到满足精度控制要求；

8)利用下式求出温度值

T＝aR_pt³+bR_pt²+cR_pt+d

包括步骤9)再一次测量过程中，直接利用上一个周期方程组的解；

所述的步骤4)加载直流电压采用同时混频或异时单频两种方式，在对应的时间内利用电压检测模块检测电桥输出端的电压，解算出n个幅值和n个相位；

同时混频时，

异时单频时，

其中n为测量时将温度均分的份数。