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高精密温度温度测试系统研究
作 者: 赵升
导 师: 张辉
学 校: 合肥工业大学
专 业: 精密仪器及机械
关键词: 温湿度测量 标准铂电阻 MSC1210微处理器 自热效应 RS-232通信 非线性补偿
分类号: TH811
类 型: 硕士论文
年 份: 2005年
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引 用: 4次
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内容摘要
在纳米级精密测试领域中,为了获得更高的测量精度和最小的测量不确定度,人们需要对环境进行更严格的测试及控制,如空气压力、湿度、温度、振动等。在上述环境因素中,温度、湿度的测量和控制对纳米级精度的测量来说,是至关重要的。目前,国内外有很多工业上使用的温湿度测量仪器,但它们的精度不能满足对纳米测试环境测量的要求,因此有必要设计出一个高精度温湿度测试与控制系统。本课题就是基于这些因素对高精度测温和测湿两个方面展开的研究,其主要内容如下:首先,介绍了国内外温湿度检测技术的现状以及未来发展方向。其次,根据实际测量要求制定出一次仪表--传感器的选择、使用方案。为了改善传感器的特性,设计中研究了不同方案,进行大量的实验,选用最佳的方案提高仪表特性。同时解决了铂电阻测量过程中引线电阻等误差因素对测量精度的影响以及深入地研究了铂电阻的自热效应,提出了脉冲电流供电的解决方案。再次,根据实际使用要求设计了相应的单片机硬件系统,该系统能够实现数据采集、温湿度值的实时显示和存储,以及与上位机的通讯等;另外,还设计了和硬件配套的软件,采用了铂电阻测温的分段线性插值法,该方法很好的解决了铂电阻与温度值之间非线性的问题。最后,分析了系统的实验结果和测量误差。通过本论文的研究工作,尤其补偿铂电阻误差方面的研究,对今后高精度温度测量与控制具有实际意义。
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全文目录
第一章 绪论 12-16 1. 1 课题研究内容与来源 12 1.2 恒温恒湿的环境在纳米测试中的作用 12 1.3 国内外温度、湿度检测技术的现状 12-15 1.3.1 温度测量方面 12-13 1.3.2 湿度测量方面 13-15 1.4 温度、湿度检测技术的发展趋势 15-16 第二章 温湿度测量系统的硬件设计 16-42 2.1 系统总体设计 16-17 2.2 通用微处理器模块设计 17-21 2.2.1 MSC1210简介及其口线分配 17-19 2.2.2 MSC1210的复位电路的设计 19-21 2.3 传感器与信号采集系统模块 21-33 2.3.1 精密恒流源电路 21-22 2.3.2 标准铂电阻温度计 22-30 2.3.3 湿度传感器 30-33 2.4 电源设计 33-34 2.5 键盘、显示器的设计 34-36 2.5.1 键盘模块 34 2.5.2 OCM4X8C中文字库液晶显示模块 34-36 2.6 打印机接口模块 36 2.7 与上位机PC通讯接口模块 36-40 2.7.1 RS-232总线标准、异步串行通信概述 36-38 2.7.2 通讯接口模块设计 38-40 2.8 误差合成 40-42 第三章 温湿度测量系统的软件设计 42-54 3.1 系统软件总体设计 42 3.2 主程序设计 42 3.3 数据采集子程序设计 42-44 3.4 数据处理子程序设计 44-47 3.4.1 数据滤波子程序设计 44 3.4.2 线性插值法及其子程序设计 44-47 3.5 键盘、显示子程序设计 47-51 3.6 串行通讯子程序设计 51-52 3.7 打印子程序设计 52-53 3.8 ISP编程功能 53-54 第四章 系统抗干扰设计 54-58 4.1 硬件抗干扰设计 54 4.2 软件抗干扰设计 54-56 4.3 印制电路板抗干扰设计的一些技巧 56-58 第五章 实验及其误差分析 58-63 5.1 硬件调试 58-59 5.2 实验结果 59-62 5.3 系统误差分析 62-63 第六章 工作总结与展望 63-65 6.1 工作总结 63 6.2 工作展望 63-65 参考文献 65-68 攻读硕士学位期间发表的论文 68
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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 热工量的测量仪表 > 温度测量仪表
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