[发明专利]恒温式热线风速仪惠斯通电桥匹配电阻温度稳定控制系统

摘要

本发明涉及一种恒温式热线风速仪惠斯通电桥匹配电阻的温度稳定控制系统，包括恒温岛和恒温岛控制器，其中恒温岛上布置惠斯通电桥的三个匹配电阻，恒温岛由散热装置、半导体制冷片、冷却平台自下而上叠成，工作时，随着风速的增大，风速仪的放大器控制的惠斯通桥路电流会随着增大，导致三个匹配电阻的发热量增加，三个匹配电阻的温度升高，恒温岛控制器采取PWM调制方式控制制冷片的工作电流，控制制冷片的制冷量，通过冷却平台和散热系统将三个匹配电阻散发的热量带走，维持三个匹配电阻的温度不变。优点克服了风速仪的过热比设定值偏离，测量结果不准确的问题，避免了热线温度过高而烧断的问题，提高了工作可靠性，降低了维护成本。

主权项

恒温式热线风速仪惠斯通电桥匹配电阻温度稳定控制系统，其特征是包括恒温岛和恒温岛控制器，其中恒温岛上布置惠斯通电桥的A、B、C三个匹配电阻（9、10、11），恒温岛（8）是由散热装置（3）、半导体制冷片（2）、冷却平台（1）自下而上叠成，工作时，随着风速的增大，风速仪的放大器（14）控制的惠斯通桥路电流会随着增大，导致A、B、C三个匹配电阻（9、10、11）的发热量增加，A、B、C三个匹配电阻（9、10、11）的温度升高，恒温岛控制器（4）采取PWM调制方式控制制冷片（2）的工作电流，控制制冷片（2）的制冷量，通过冷却平台（1）和散热系统（3）将A、B、C三个匹配电阻（9、10、11）散发的热量带走，从而维持A、B、C三个匹配电阻（9、10、11）的温度不变;所述的惠斯通电桥的A、B、C三个匹配电阻（9、10、11）均采用铝壳封装，用导热胶（5）将电阻铝壳与恒温岛（8）的冷却平台（1）贴合安装，减小A、B、C三个匹配电阻（9、10、11）与冷却平台（1）之间的传导热阻，使A、B、C三个匹配电阻（9、10、11）与冷却平台（1）的温度接近;所述的冷却平台（1）上贴装一只温度传感器（6）以感受冷却平台（1）的温度，并在A、B、C三个匹配电阻（9、10、11）铝壳的外侧5~10mm处布置一只环境温度传感器（7），由恒温岛控制器（4 ）采集冷却平台温度和环境温度并根据预先获得的匹配电阻温度模型换算得到A、B、C三个匹配电阻（9、10、11）的当前温度，作为恒温岛（8）温度闭环反馈控制的依据，从而提高A、B、C三个匹配电阻（9、10、11）的温度控制精度;所述的匹配电阻温度模型，是将恒温岛（8）置于温度环境试验箱（15）内，温度环境试验箱（15）模拟匹配电阻工作时的环境温度，在不同环境温度下，由恒温岛控制器（4）控制冷却平台（1）的温度，通过外部的高精度电阻测量仪器（16）测量其中的一个匹配电阻（10）的阻值，根据匹配电阻（10）的电阻温度系数换算得到匹配电阻（10）的温度，在不同的环境温度和不同的冷却平台温度下测量匹配电阻的阻值，建立一系列的由环境试验箱（15）温度、冷却平台（1）温度共同确定的被测量的匹配电阻（10）温度的关系表格，该关系表格即为匹配电阻温度模型;所述的恒温岛控制器（4）采用前馈加PID的复合控制方案，即一方面通过前馈控制量克服温度控制系统的非线性特性并提高温度调节速度，该非线性特性是通过开环试验获得的一个控制量与实际温度的对应关系，另一方面利用PID闭环反馈调节，克服温度控制回路中的各种干扰，保证温度控制精度。