一種用于溫度控制的高精度分段脈沖發(fā)生方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及核磁共振陀螺儀的加熱技術領域，特別是一種用于溫度控制的高精度 分段脈沖發(fā)生方法。
【背景技術】
[0002] 微型核磁共振陀螺具有小體積、低功耗、高性能、大動態(tài)范圍等特性，已成為新型 慣性器件的研究重點和熱點。核磁共振陀螺的性能受原子核自旋宏觀磁矩的影響，且直接 與堿金屬原子密度相關。為提高陀螺信噪比，需要對原子氣室的溫度進行精確控制，以減小 其波動性。
[0003] 為了提高控制精度，現(xiàn)有溫度控制方法會采用位寬較長的二進制數(shù)進行PWM控 制，這種控制方式加熱時間比較集中，會導致加熱片溫度振蕩范圍較大，不利于最終溫度的 穩(wěn)定。當長脈沖加熱時，由于加熱脈沖相對集中，會造成加熱片溫度升溫過快，而非加熱脈 沖發(fā)生時，溫度又會急劇下降，造成加熱片過熱甚至損壞，同時也對溫度控制難度帶來了較 高的困難。但是如果將PWM控制方法進行分段控制，位寬會降低，在沒有閉環(huán)反饋的條件 下，精度達不到高位寬時的精度，溫度控制同樣會出現(xiàn)較大的波動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的上述不足，提供了一種用于溫度控制的高精度 分段脈沖發(fā)生方法，采用分段加熱代替集中加熱，并通過二進制分解算法形成閉環(huán)控制可 保證分段后精度不損失。
[0005] -種用于溫度控制的高精度分段脈沖發(fā)生方法包括如下步驟：
[0006] 步驟（一）產(chǎn)生一個有效加熱脈沖個數(shù)為B[N_1:0]的原始二進制數(shù)脈沖，其中， 原始二進制數(shù)脈沖的總長度為2N_1，二進制數(shù)脈沖中有效加熱脈沖為邏輯1，其余脈沖為邏 輯〇 ;
[0007] 步驟（二）將原始二進制數(shù)脈沖中的有效加熱脈沖按照如下公式進行分解，分解 為2M組子脈沖和1組相位脈沖：
[0008] B[N-1:0] =B[N-l:Μ]X2M+B[M-1:0]
[0009] 其中，B[N-1:M]表示為子脈沖的有效加熱脈沖長度，B[M-1:0]表示為相位脈沖的 有效加熱脈沖長度；
[0010] 所述相位脈沖進行分解，得到B[M-ι: 0]個1和2M-B[M-ι: 0]個0,并記為相位脈沖 數(shù)組[1，1，1···1，0,0,0···0];
[0011] 其中，每組子脈沖總長度為2NM-1個脈沖，相位脈沖總長度為2Μ-1個脈沖；
[0012] 步驟（三）將相位脈沖數(shù)組[1，1，1···1，0, 0, 0···0]中的第i+Ι個數(shù)值加到2Μ組子 脈沖中第i+Ι組子脈沖中的有效加熱脈沖長度上，得到子脈沖的有效加熱脈沖長度B'（i) 為
[0013]B' ⑴=B[N-l:M]+w(i) Μ ?ο, / >B[M -1: Ο?
[0014] 其中，i= 0，1，2,3-2^1，初值為0，界(1)為調(diào)整因數(shù)，》'(/卜 | . 〇Γ,, ,m ；
[1, /<5[.￥-l:0]
[0015] 步驟（四）、使用PWM脈沖發(fā)生器產(chǎn)生有效加熱脈沖長度為B'（i)的脈沖；
[0016] 步驟（五）、令i=i+Ι，重新步驟（三）至步驟（四）直至i= 2m_1。
[0017] 在上述的一種用于溫度控制的高精度分段脈沖發(fā)生方法，其特征在于：所述的N =19、M= 13〇
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下有益效果：
[0019] (1)本發(fā)明通過將長加熱脈沖分解為η段子脈沖和相位脈沖，實現(xiàn)η段子脈沖的分 段加熱，同時將相位脈沖融合進子脈沖中，分段后有效加熱脈沖總數(shù)不變，控制精度不變， 解決了分段后控制精度下降的問題，另外，融合后相鄰子脈沖的有效加熱脈沖長度相差1 或〇,分段后相鄰加熱子脈沖長度差距較小，可實現(xiàn)均勻分段加熱；
[0020] (2)本發(fā)明采用閉環(huán)反饋的方式，通過統(tǒng)計當前已發(fā)生的子脈沖數(shù)，調(diào)整下一個將 發(fā)生的子脈沖的長度，將相位脈沖融合進每個子脈沖中，提高了分段加熱的控制精度；
[0021] (3)本發(fā)明采用子脈沖加熱，將集中的加熱脈沖分成多份，每份加熱脈沖和非加熱 脈沖組成一組子脈沖，與現(xiàn)有技術相比由于加熱脈沖相對離散，因此加熱片溫度緩慢升高， 不會劇烈變化，可以很好的保護加熱片，同時減小溫度的劇烈波動，提高了溫度的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明一種用于溫度控制的高精度分段脈沖發(fā)生方法原理流程圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明一種用于溫度控制的高精度分段脈沖發(fā)生方法中結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明方法中PWM脈沖發(fā)生器生成的脈沖波形圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明方法中有效加熱脈沖分段加熱和長脈沖加熱的對比圖。
【具體實施方式】
[0026] 本發(fā)明提出一種用于溫度控制的高精度分段脈沖發(fā)生方法，采用分段加熱代替集 中加熱，并通過二進制分解算法形成閉環(huán)控制可保證分段后精度不損失，下面結(jié)合附圖進 行詳細說明。如圖1、圖2所示，本發(fā)明的工作過程包括：
[0027] 步驟（一）、PID控制器輸出一個有效加熱脈沖個數(shù)為Β[Ν-1:0]的原始二進制數(shù) 脈沖進入二進制分解器，其中，原始二進制數(shù)脈沖的總長度為2Ν_1，二進制數(shù)脈沖中有效加 熱脈沖為邏輯1，其余脈沖為邏輯〇 ;有效加熱脈沖用于實現(xiàn)溫度控制；
[0028] 步驟（二）、二進制分解器將將原始二進制數(shù)脈沖中的有效加熱脈沖按照如下公 式進行分解，分解為2Μ組子脈沖和1組相位脈沖：
[0029] Β[Ν-1:0] =Β[N-l:Μ]X2Μ+Β[Μ-1:0]
[0030] 其中，Β[Ν-1:Μ]表示為子脈沖的有效加熱脈沖長度，Β[Μ-1:0]表示為相位脈沖的 有效加熱脈沖長度；
[0031] 由于相位脈沖長度小于子脈沖組數(shù)，因此可將相位脈沖再分解，所述相位脈沖進 行分解，得到Β[Μ-1:0]個1和2μ-Β[Μ-1:0]個0,并記為相位脈沖數(shù)組[1，1，1···1，0,0,0··· 0];其中，每組子脈沖總長度為2ΝΜ-1個脈沖，其中，每組子脈沖總長度根據(jù)以下公式得出：
[0032]
[0033] 兵甲，T-Ι艿原妬二近制數(shù)脒/甲的忍長度；Z"_l艿ffl怔脒/甲忍長度；；Γ為子脈沖 組數(shù)。相位脈沖總長度為2Μ_1個脈沖，并按順序的增加到每組子脈沖上。分解后每組子脈 沖的有效加熱長度增加1或〇,總長度增加1。η組子脈沖增加1個有效加熱脈沖的總量等 于相位脈沖中的有效加熱脈沖長度，實現(xiàn)相位脈沖融合進子脈沖中，因此分解后只需生成η 組子脈沖，不必額外生成相位脈沖，同時保證總加熱脈沖數(shù)和PID控制器輸出的加熱脈沖 數(shù)相同，溫度控制精度相同。
[0034] 步驟（三）、二進制分解器將分解后子脈沖的有效加熱長度傳遞給相位累加器，相 位累加器通過調(diào)整每組子脈沖的有效加熱長度加1或〇實現(xiàn)將相位數(shù)據(jù)疊加到η組子脈沖 上；將相位脈沖數(shù)組[1，1，1…1，0, 0, 0…0]中的第i+Ι個數(shù)值加到2Μ組子脈沖中第i+Ι組 子脈沖中的有效加熱脈沖長度上，得到子脈沖的有效加熱脈沖長度B'（i)為
[0035] B' ⑴=B[N-l:M]+w(i) (2)
[0036] 其中，1 =