刘 董, 李京慧, 迟宗涛, 翟昌伟

(1.青岛大学 电子信息学院,山东 青岛 266071；2.湖南银河电气有限公司,湖南 长沙 410000)

0 引 言

随着量子物理学的迅速发展,自1990年以来,量子化霍尔电阻基准取代了使用数十年的实物电阻基准成为直流电阻的量值溯源[1]。由于量子化霍尔电阻标准系统运行成本较高,因此,经过量子化霍尔电阻复现的量值依然通过实物电阻向下完成量值传递。而实物电阻经过一些不可控的物理、化学过程影响后,量值的稳定性会变差[2]。可以通过改善制作材料及制造工艺来提高电阻量值的稳定性,但是很难得到大幅度的提升,外部储存的温度环境将成为保持量值稳定的重要因素。特别是在量值传递过程中,标准电阻必须放置在特定温度下(23±0.05 ℃)。因此,标准电阻传递用空气控温箱的研究具有重要意义。

温度控制系统具有滞后性、非线性的特点,一般通过普通的比例—积分—微分(proportional-integral-differential,PID)算法实现,参数不能实时调整,自适应能力差[3]。本文设计了一种基于模糊PID控制的控温箱,可以实现控制参数的自整定,性能稳定。铂热电阻的四线制接法避免了引线电阻造成的测量偏差,提高了温度监测精度；通过外加模拟标准电阻发热单元以及内腔温度多点比对法对控温箱的抗干扰性能和温度均匀性分别进行了评价。实验数据表明,控温箱稳定性强、均匀性好,为标准电阻量值传递提供了良好的存放环境。

1 系统硬件设计

1.1 温度控制系统

温度控制系统主要由温度测量单元和智能控制单元组成,结构如图1所示。……