[发明专利]恒温控制模块及微波闪烁仪

说明书

本发明公开了一种微波闪烁仪，包括天线反射金属罩、恒温加热模块和热传导连接件，恒温控制模块由控制器、PWM占空比脉冲发生器、发热电路和加热电阻顺次连接构成，温度感应探头安装在天线反射金属罩内部温度采集数据传输至控制器，控制器采用PID技术对温度感应探头传回数据进行计算并转化为控制器的输出信号，并由PWM占空比脉冲发生器将其转化为相应占空比的PWM波形输出，通过发热电路对加热电阻进行加热，并通过热传导连接件将热量传递给天线反射金属罩。本发明电路和控制结构设计简单，热传导效率到，在达到节约资源节省成本的目的的同时提供了一种能使自身处于稳定的温度环境下工作为科学研究提供可靠的分析数据的微波闪烁仪。

技术领域

本发明属于地表通量观测领域，具体涉及一种恒温控制模块及安装有该恒温控制模块的微波闪烁仪。

背景技术

地表通量，即地表与大气之间动量、显热和潜热通量的交换，这种交换发生在近地面附近，是表征下垫面强迫及其与其大气相互作用的一个重要参数，其测量参数可应用于农业、气象、水文、天气预报、能量平衡等领域，对于水资源管理、水文、气象、农业等都有重要意义。因此，如何比较准确地计算得到自然条件下大尺度区域上的地表通量一直是气象和水文工作者的研究内容之一。

目前多使用微波闪烁仪对地表通量进行采集。微波闪烁仪包括发射仪和接收仪，发射仪发射一定波段的电磁波，在大气中传播。接收仪接收受到电磁波传播路径上温度、湿度和气压波动影响的电磁波信号，并用折射系数结构参数(Cn2)表示。通过对折射系数结构参数(Cn2)的计算得到显热通量和潜热通量等地表通量数据用于气象和水文研究。

在接收电磁波信号时接收仪受本身温度变化影响，导致测量精度和稳定性下降。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决现有微波闪烁仪的接受仪因自身温度变化导致测量精度和稳定性下降问题，本发明提供一种加装采用PID(比例、积分、微分)技术的温控模块的微波闪烁仪。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种恒温控制模块，包括控制器、PWM(脉冲宽度调制)占空比脉冲发生器、发热电路、加热电阻和温度感应探头，所述控制器、PWM占空比脉冲发生器、发热电路和加热电阻顺次连接，温度感应探头与所述控制器通讯连接，温度感应探头采集温度数据传输至控制器，控制器采用PID技术对温度感应探头传回数据进行计算并转化为控制器的输出信号，计算采用的公式为：

其中，ev(t)＝sp(t)-pv(t)………………………………………………(2)

式中：ev(t)为预设定温度值与温度感应探头采集温度的差、sp(t)为预设定温度值，pv(t)为温度感应探头采集温度；mv(t)为控制器的输出信号；K_P为比例系数，T_I和T_D分别是积分时间和微分时间，M是积分部分的初始值；

控制器的输出信号通过PWM占空比脉冲发生器形成相应占空比的PWM波形输出，通过发热电路对加热电阻进行加热。

进一步的，加热电阻外部绝缘材料为耐高温陶瓷。

进一步的，发热电路包括限流电阻、上拉电阻、高速开关MOS管、系统供电电源正极、大功率高速MOS管、加热电阻、下拉电阻、和系统供电电源负极，

高速开关MOS管的栅极分别于限流电阻的第一端和下拉电阻的第一端相连；

高速开关MOS管的漏极分别与上拉电阻的第一端和大功率高速MOS管的栅极相连；

高速开关MOS管的源极与加热电阻相连；

限流电阻的第二端与PWM占空比脉冲发生器的第一端相连，PWM占空比脉冲发生器的第二端与控制器相连；