X光低温辐射计控制与数据采集系统的研究

摘要

低温辐射计是一种测量光功率的基准仪器。其广泛应用于辐射测量学、光辐射计量学、光谱学和天体物理学等领域。目前在光辐射计量研究领域中，低温辐射计已经成为国际上标准化研究机构公认的探测器基准，并且是光辐射绝对功率测量最准确的仪器。
　　低温辐射计是利用电加热和光辐射加热的等效性来测量光辐射绝对功率，其核心思想是电加热和辐射加热的热平衡。两者热平衡是用温度进行等效的，故温度的测量和控制是影响低温辐射计光功率测量准确性的关键因素。因此，对低温辐射计温度控制系统的优化设计至关重要。
　　本文的主要工作是设计了适用于能量为50eV-1700eV的X光低温辐射计的温度控制系统。根据温度控制系统的设计指标分别对温度控制系统进行硬件设计和软件设计。硬件设计采用Lake Shore和Keithley公司的仪表和器件实现热沉与吸收体温度的低噪声测量和控制;软件设计采用基于Labview软件的PID（Proportion-Integral-Derivative）控制算法实现温度的自动和精确控制。此外，对该控制系统进行调试，根据调试结果进行程序优化，再进行实验以确定最优参数，并根据实验测得的数据分析了影响温度控制响应时间及稳定性的因素。实验测试结果表明，本文设计的温度控制系统可使热沉的温度变化标准差小于10μK，吸收体的温度变化标准差为80-120μK。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 低温辐射计温度控制系统的研究现状

1．3 X光低温辐射计工作原理及系统组成

1．3．1 X光低温辐射计的结构组成

1．3．2 低温辐射计的工作原理及温度分析

1．3．3 X光低温辐射计控制及数据采集系统

1．4 论文主要研究内容

第二章 X光低温辐射计温度控制与数据采集系统硬件设计

2．1 器件的选型

2．1．1 温度传感器

2．1．2 测温和控温仪器

2．1．3 GPIB总线

2．1．4 其它仪器设备

2．2 硬件电路设计

2．2．1 热沉温度控制系统硬件电路设计

2．2．2 吸收体温度控制系统硬件电路设计

第三章 X光低温辐射计温度控制与数据采集系统软件设计

3．1 Labview软件

3．2 控制与数据采集系统软件设计

3．3 PID控制算法

3．3．1 PID算法基本原理

3．3．2 PID控制算法

3．2．3 PID参数整定

第四章 实验测试与分析

4．1 X光低温辐射计温度控制系统的测温实验与分析

4．2 X光低温辐射计控制系统的控温实验与分析

4．2．1 控温调试与分析

4．2．2 稳定性分析

4．3 光功率测量

第五章 总结

参考文献

发表论文及参加科研情况

致谢