空间低温辐射计中的精密电压测量系统

宋宝奇; 叶新; 杨东军; 姜明; 方伟

doi:10.3788/OPE.20152307.1903

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空间低温辐射计中的精密电压测量系统

辐射定标 | 更新时间：2020-08-12

- 空间低温辐射计中的精密电压测量系统
- Precise measurement of voltages in space cryogenic radiation temperature system
- 光学精密工程 2015年23卷第7期页码：1903-1910
- 作者机构：
  
  中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春,130033
- 作者简介：
  
  [ "宋宝奇(1985-),男,辽宁抚顺人,硕士,助理研究员,分别于2008年、2011年在北京大学获得学士、硕士,主要从事太阳辐射计量和嵌入式软件开发等方面的研究。E-mail:songbaoqipku04@126.com" ]
  [ "方伟(1965-),女,辽宁锦州人,博士,研究员,1997年于中科院长春光机所获得硕士学位,2005年于中科院长春光机所获得博士学位,现为FY-3卫星太阳辐射监测仪主任设计师,主要从事太阳辐射计量研究。E-mail:Fangw@ciomp.ac.cn" ]
  [ "叶新(1979-),男,吉林省吉林人,硕士,副研究员,分别于2002年和2005年于中国科技大学获得学士、硕士学位,主要从事太阳辐射计量及电子学系统设计等方面的研究。E-mail:newsyears@ustce.edu" ]
  [ "杨东军(1979-),男,山东莱芜人,博士,助理研究员,2005年于大连理工大学获得硕士学位,2012年于中科院长春光机所获得博士学位,主要从事太阳辐射计量及微弱信号监测方面的研究。E-mail:djyang0827@163.com" ]
  [ "姜明(1986-),男,黑龙江省哈尔滨市人,硕士,助理研究员,分别与2008年、2011年在北京航空航天大学获得学士、硕士学位,主要从事太阳辐射计量和机械结构设计等方面的研究。E-mail:jiangming8631@126.com" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金科学仪器基础研究专项基金资助项目(No.41227003)()
- DOI：10.3788/OPE.20152307.1903
  中图分类号： TM933.2;TP732
- 收稿日期：2015-03-12，
  
  修回日期：2015-04-20，
  
  纸质出版日期：2015-07-25
- 稿件说明：
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宋宝奇, 叶新, 杨东军等. 空间低温辐射计中的精密电压测量系统[J]. 光学精密工程, 2015,23(7): 1903-1910

SONG Bao-qi, YE Xin, YANG Dong-jun etc. Precise measurement of voltages in space cryogenic radiation temperature system[J]. Editorial Office of Optics and Precision Engineering, 2015,23(7): 1903-1910
宋宝奇, 叶新, 杨东军等. 空间低温辐射计中的精密电压测量系统[J]. 光学精密工程, 2015,23(7): 1903-1910 DOI： 10.3788/OPE.20152307.1903.

SONG Bao-qi, YE Xin, YANG Dong-jun etc. Precise measurement of voltages in space cryogenic radiation temperature system[J]. Editorial Office of Optics and Precision Engineering, 2015,23(7): 1903-1910 DOI： 10.3788/OPE.20152307.1903.

摘要

为了基于测温电阻实现空间低温辐射计的腔温测量

研究了系统的电子学测量精度和测量稳定度。结合实际电子学需求

进行方案设计和器件选型

提出了一种新型的基于超低噪基准源LTZ1000ACH

四线制柱状锗电阻GR1400-AA和24位模数转换器LTC2400的对偶相消式精密电压测量系统。对于整个链路信噪比进行了逐级理论计算和分析

并通过电路仿真软件TINA-TI对系统幅频特性和温度响应特性进行了仿真分析

最后在77K液氮环境下对该系统进行了测温精度和长期稳定性测试。实验结果表明:锗电阻实际采样电压值在100

V内波动

长期测量稳定度达到1×10

-5

;在77 K液氮环境下

系统测温精度达到4 mK

长期稳定性达到1×10

-5

。得到的结果基本满足空间低温辐射计电子学部分的设计指标要求。

Abstract

To implement the temperature measurement of a cavity in the space cryogenic radiometer based on a temperature resistance

the measuring accuracy and measuring stability of the electronic system in the radiometer was researched. By taking the scheme design and device selection into account

a new precise voltage measuring system was proposed based on an ultralow noise accuracy voltage reference source(LTZ1000)

a four wire germanium resistance(GR1400-AA)and a 24 bit analog to digital converter(24 bit AD). Then

the noise ratio for the entire system was calculated in theory

and the temperature characteristics and the amplitude frequency response of the system were simulated by using TINA-TI. Finally

the experiment on measuring temperature accuracy and long-term stability for this system was performed at the 77 K constant temperature environment. The experimental results show that the actual sampling voltage of germanium resistance is within 100

and the long-term stability is lowered to 1×10

-5

. Moreover

the temperature measurement accuracy of system is less than 4 mK

meanwhile

the temperature stability is up to 1×10

-5

. So

the proposed precise temperature measurement system basically meets the needs of space cryogenic radiometer for long-term stability and measurement accuracy.

关键词

Keywords

references

吕正. 低温辐射计在我国的发展现状[C]. 中国光学学会学术大会,2004. LV ZH. Cryogenic radiometer in the development of the status quo[C]. China Optical Society conference, 2004. (in chinese).

MARTIN J E,陈遐举.用于辐射绝对测量的超低温辐射计[J]. 国外计量,1986(3):60-63. Martin J E, CHEN X J. for the absolute measurement of the radiation of ultra low temperature radiometer [J]. Foreign Measurement,1986(3):60-63. (in chinese)

林延东,吕亮,李奇.低温辐射计的温度测量的研究[C] 第十一届全国光学测试学术讨论会论文 2006. LIN Y D,LV L,LI Q. Cryogenic radiometer on Eleventh[C]. National Conference on optical measurement papers, 2006.(in chinese)

DATLA,STOCK K,PARR A C,等.辐射功率测量的标准探测器低温绝对辐射计的特性[J]. 环模技术, 1994(3):40-47. DATLA R U,STOCK K,PARR A C. et al.. Standard detector for low temperature radiationpower measurement of the absolute radiometer characteristics [J]. Ring Dietechnology, 1994(3):40-47. (in chinese)

杨振岭,方伟,宋宝奇.真空环境中太阳辐照度绝对辐射计腔温响应的变化及其影响[J]. 光学学报,2013,33(9):0912008-1-6. YANG ZH L,FANG W,SONG B Q. in vacuum solar irradiance absoluteradiation change and influence meter temperature response of cavity [J]. Acta Optica Sinica, 2013,33(9):0912008-1-6.(in Chinese)

杨振岭,方伟,王凯,等.小视场绝对辐射计视场测量及修正项计算[J]. 光学精密工程, 2013,21(4):870-876. YANG ZH L, FANG W. Small field Wang Kai absolute radiometer fieldmeasurement and correction calculation of [J]. Opt. precision Eng., 2013,21(4):870-876. (in Chinese)

王伟.腔型绝对辐射计的电校准测量系统的设计 [J]. 光学精密工程,1992(2):71-73. WANG W. Design of absolute cavity radiometer electrical calibration measurement system design[J]. Opt. Precision Eng., 1992(2):71-73. (in Chinese)

LEVINE P D,JAEGER K B.PrecIdion ac Measurement of Temperature Below 90K CPEM[P],1998.

ÀNGEL C, ÓSCAR C. High Resolution Temperature Measurement [J]IEEE,2004,7803-8692

VOLKER H. High Accuracy Measuring Method of Absolute Tempreratures Using Thermistors.2005

FANG Y X,ZHOU L K.A High-precision temperaturemeasurement system based on noise cancellation [J]. IEEE,2013

陈斌,陈素颖,程健.高精度直流传感器DCCT标准测试系统- [J]. 中国物理C,2008(S1):43-45. CHEN B, CHEN S Y, CHENG J, High precision DC sensor DCCT standard test systems [J] Chinese Physics C, 2008 (S1):43-45(in Chinese)

王刚,兰江,陈乐.一种脉宽调制的高稳定连续可调直流电压源 [J]. 计量学报,2014, 35(2):105-108. WANG G, LAN J, CHEN Y. a pulse width modulation with high stability and continuous adjustable DC voltage source[J].Measurement Journal, 2014, 35(2):105-108. (in Chinese)

程兆兰,张龙生.2-100K标准锗电阻温度计的电阻—温度特性的测试[J]. 计量技术,1984(1):25-29. CHENG ZH L, ZHANG L SH. 2-100K standard germanium thermometer resistance temperature characteristic test [J].Measurement Technology,1984(1):25-29(in Chinese)

李海亮.24位A/D转换器LTC2400及其应用[J]. 电子设计工程,2003(12):44-45. LI H L.24 bit A/D converter LTC2400 and its application [J].Electronicdesign Engineering, 2003 (12):44-45.(in Chinese)

来清民,马涛.基于LTC2400的分布式高精度数据采集系统的设计[J]. 微计算机信息,2006(5):127-130. LAI Q M,MA T. Based on distributed LTC2400 high precision data acquisition system design [J].Micro Computer Information, 2006(5):127-130(in Chinese)

薛世润,高晓丁. 基于LabVIEW 的直流微电阻测量仪[J]. 工业仪表与自动化装置,2014(4):105-107 XUE SH R, GAO X D. A LabVIEW DC micro resistance measuring instrument of industrial instrumentation and automation device based on[J].Industrial Instramentation and Automation,2014(4):105-107.(in Chinese)

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