專利名稱：高精度智能化數(shù)字溫度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種溫度計(jì)，具體地說，涉及一種高精度的溫度傳感器和智能化的二次儀表。
地溫觀測(cè)是地震前兆觀測(cè)的重要手段之一。通過對(duì)地溫異常的觀測(cè)研究曾成功地預(yù)報(bào)了地震。在某些情況下，地震前溫度異常的變化量很大，有幾度的變化；在這種情況下，對(duì)數(shù)字溫度計(jì)的測(cè)量精度和分辨率的要求并不很高。但在較多情況下，溫度異常的變化量并不大，這就要求數(shù)字溫度計(jì)具有較高的測(cè)量精度和分辨率。
本實(shí)用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，而提供一種高精度智能化數(shù)字溫度計(jì)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即由探頭和二次儀表組成。
①探頭采用高精度溫度傳感器，即選用10MHz的晶體振蕩器；當(dāng)溫度升高1℃時(shí)，晶體振蕩器的頻率升高920Hz。該溫度計(jì)每次進(jìn)行一次溫度測(cè)量的時(shí)間為10.9890秒，故其分辨率為0.0001℃。亦可選用1MHz的晶體振蕩器。
②由于探頭要置于井下，而二次儀表要置于井上所建造的觀測(cè)室內(nèi)，中間需要遠(yuǎn)距離傳輸；也就是說，井下探頭輸出的高頻信號(hào)需要通過電纜傳輸至地面上的二次儀表。10MHz的高頻信號(hào)經(jīng)數(shù)十米至數(shù)百米的電纜傳輸后，將會(huì)使頻率信號(hào)嚴(yán)重衰減。為此，在探頭內(nèi)裝有本機(jī)振蕩電路(晶體)和混頻電路，將測(cè)溫晶體振蕩器產(chǎn)生的高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)十KHz的低頻信號(hào)，然后再將此低頻信號(hào)經(jīng)電纜傳輸給二次儀表。在低頻情況下，信號(hào)的衰減較小。
③二次儀表由依次連接的放大整形器、單片機(jī)(89C51)、譯碼鎖存驅(qū)動(dòng)器和數(shù)字顯示器組成。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、靈敏度高，漂移小，具有高精度和高分辨率，能滿足地震前兆地溫觀測(cè)的需要。
2、電路設(shè)計(jì)合理簡(jiǎn)潔，盡量用軟件代替硬件。由于采用了單片機(jī)，不僅大大簡(jiǎn)化了電路，提高了可靠性，并使其功能增多和智能化程度增強(qiáng)。
3、盡可能地開發(fā)單片機(jī)的軟件功能，如單片機(jī)的軟件具有時(shí)鐘功能，毋需另外再用時(shí)鐘芯片，可將整點(diǎn)值自動(dòng)存入單片機(jī)RAM中，需要時(shí)可隨時(shí)讀出。
4、體積小、重量輕、操作使用方便。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明

圖1為本實(shí)用新型組成框圖；圖2為本實(shí)用新型面板圖；圖3為探頭的I型電路圖；圖4為探頭的II型電路圖；圖5為二次儀表電路圖。其中A-探頭，1-測(cè)溫晶體振蕩器，2-參考晶體振蕩器，3-整形器，4-混頻器，5-功率放大器；B-二次儀表，6-放大整形器，7-單片機(jī)，8-譯碼鎖存驅(qū)動(dòng)器，9-數(shù)字顯示器。
10-整點(diǎn)顯示開關(guān)，11-復(fù)位開關(guān)，12-電源。
由附圖可知，本實(shí)用新型由探頭A和二次儀表B組成，中間通過長(zhǎng)距離電纜連接。
探頭A由測(cè)溫晶體振蕩器1、參考晶體振蕩器2、整形器3、數(shù)字混頻器4、功率放大器5組成；測(cè)溫晶體振蕩器1與整形器3.1相連接，參考晶體振蕩器2與整形器3.2相連接，它們又分別與數(shù)字混頻器4相連接；數(shù)字混頻器4與功率放大器5相連接；功率放大器5再與二次儀表B的放大整形器6相連接。
二次儀表B由依次連接的放大整形器6、單片機(jī)7、譯碼鎖存驅(qū)動(dòng)器8和數(shù)字顯示器9組成；即放大整形器6與單片機(jī)7相連接，單片機(jī)7與譯碼鎖存驅(qū)動(dòng)器8相連接，譯碼鎖存驅(qū)動(dòng)器8與數(shù)字顯示器9相連接。
探頭的I型電路，由圖3和圖5可知探頭A輸出的頻率信號(hào)送至單片機(jī)7的T1端，由單片機(jī)7進(jìn)行記數(shù)；單片機(jī)7選用“89C51”，這類單片機(jī)的EPROM在片內(nèi)，功耗低，性能可靠，且價(jià)格低廉，使電路得到簡(jiǎn)化，儀器的功耗也有所降低。通過軟件產(chǎn)生準(zhǔn)確的控制記數(shù)所需的時(shí)間間隔(10.9890秒)，從而保證測(cè)量的靈敏度和精度。此外，單片機(jī)7將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成溫度值，并將溫度值由二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成BCD碼，再將BCD碼通過I/O口將六位十進(jìn)制數(shù)依次送進(jìn)6個(gè)譯碼鎖存驅(qū)動(dòng)器(4511)8之中，4511又將鎖存在其中的BCD碼轉(zhuǎn)換成段碼，分別控制有6個(gè)LED數(shù)碼管的數(shù)字顯示器9。
另外，利用單片機(jī)7的存儲(chǔ)功能，可將每天24個(gè)溫度讀數(shù)的整點(diǎn)值存儲(chǔ)在單片機(jī)7的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM中，并在每天的某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)將此24個(gè)整點(diǎn)依次讀出，可避免觀測(cè)員經(jīng)常進(jìn)出觀測(cè)室進(jìn)行觀測(cè)記錄的麻煩。
本實(shí)用新型有打印接口，可將觀測(cè)結(jié)果打印輸出；還具有通信接口，供信號(hào)輸出用。
此外，單片機(jī)7還具有時(shí)鐘功能，即用單片機(jī)7軟件產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，毋需另外配備時(shí)鐘。
如圖2所示面板，具體操作如下數(shù)字顯示器9可顯示六位溫度讀數(shù)。顯示靈敏度為0.0001℃。
數(shù)字顯示器9平時(shí)顯示實(shí)時(shí)溫度；但當(dāng)按下整點(diǎn)顯示開關(guān)10后，不顯示現(xiàn)行的溫度值，而立即依次存儲(chǔ)在單片機(jī)7內(nèi)的324個(gè)整點(diǎn)時(shí)的溫度值。每個(gè)溫度讀數(shù)顯示5秒鐘，24個(gè)溫度讀數(shù)共顯示2分鐘。當(dāng)24個(gè)整點(diǎn)時(shí)的溫度值依次顯示完畢后，數(shù)字顯示器9顯示的讀數(shù)變?yōu)?1. 1111，數(shù)碼管的每位讀數(shù)均出現(xiàn)“1”時(shí)，表明整點(diǎn)值已顯示完畢。這時(shí)再按復(fù)位開關(guān)11，本實(shí)用新型又恢復(fù)溫度測(cè)量狀態(tài)，數(shù)字顯示器9又顯示實(shí)時(shí)溫度。
如采用打印方式，就毋需按整點(diǎn)顯示開關(guān)10進(jìn)行整點(diǎn)顯示。
按復(fù)位開關(guān)11(即單片機(jī)的RESET鍵)后可使單片機(jī)7處于初始狀態(tài)。對(duì)于用戶來(lái)說，復(fù)位開關(guān)11可用于校時(shí)，在整點(diǎn)時(shí)按一下復(fù)位開關(guān)11常，就完成了校時(shí)工作。
本實(shí)用新型的技術(shù)指標(biāo)如下①標(biāo)定精度±0.05℃②靈敏度0.0001℃③日漂移＜0.001℃④年穩(wěn)定性＜0.01℃另外，本實(shí)用新型還可采用熱敏電阻作為溫度傳感器，即組成探頭的II型電路；由圖4、圖5可知熱敏電阻選用美國(guó)Yellow Spring公司生產(chǎn)的YS44008型熱敏電阻。該熱敏電阻具有很高的分辨率、穩(wěn)定性和很低的漂移。熱敏電阻通過振蕩器將溫度的變化轉(zhuǎn)換成頻率的變化，故通過頻率的測(cè)量可求得溫度。振蕩器將振蕩信號(hào)送至單片機(jī)7的T1端，由單片機(jī)7控制每小時(shí)進(jìn)行一次測(cè)量，每次測(cè)量由單片機(jī)7的T1計(jì)數(shù)器檢測(cè)120秒內(nèi)振蕩器輸出的脈沖個(gè)數(shù)N，單片機(jī)7再通過通訊方式將脈沖個(gè)數(shù)N傳輸給微機(jī)，微機(jī)再通過公式計(jì)算將脈沖個(gè)數(shù)N轉(zhuǎn)換成溫度T。
綜上所述，由于本實(shí)用新型性能價(jià)格比高，因此有著廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求1.高精度智能化數(shù)字溫度計(jì)，由探頭A和二次儀表B組成，中間通過長(zhǎng)距離電纜連接；其特征在于①探頭(A)由測(cè)溫晶體振蕩器(1)、參考晶體振蕩器(2)、整形器(3)、混頻器(4)和功率放大器(5)組成；測(cè)溫晶體振蕩器(1)與整形器(3.1)相連接，參考晶體振蕩器(2)與整形器(3.2)相連接，它們又分別與數(shù)字混頻器(4)相連接；數(shù)字混頻器(4)與功率放大器(5)相連接；②二次儀表(B)由依次連接的放大整形器(6)、單片機(jī)(7)、譯碼鎖存驅(qū)動(dòng)器(8)和數(shù)字顯示器(9)組成；即放大整形器(6)與單片機(jī)(7)相連接，單片機(jī)(7)與譯碼鎖存器(8)相連接，譯碼鎖存器(8)與數(shù)字顯示器(9)相連接。
2.按權(quán)利要求1所述的高精度智能化數(shù)字溫度計(jì)，其特征在于探頭(A)采用10MHz或1MHz的晶體振蕩器作為溫度傳感器。
3.按權(quán)利要求1所述的高精度智能化數(shù)字溫度計(jì)，其特征在于探頭(A)采用熱敏電阻作為溫度傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了高精度智能化數(shù)字溫度計(jì);涉及一種溫度計(jì),具體地說,涉及一種高精度的溫度傳感器和智能化的二次儀表。為了滿足地震前兆的地溫觀測(cè)的需要,本實(shí)用新型由探頭和二次儀表組成,中間通過長(zhǎng)距離電纜連接;探頭由測(cè)溫晶體振蕩器、參考晶體振蕩器、整形器、混頻器和功率放大器組成;二次儀表由依次連接的放大整形器、單片機(jī)、譯碼鎖存驅(qū)動(dòng)器和數(shù)字顯示器組成。本實(shí)用新型具有高精度和高分辨率,智能化程度高,體積小、重量輕、操作使用方便,因此有著廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G01K1/02GK2514325SQ0125190
公開日2002年10月2日 申請(qǐng)日期2001年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月17日
發(fā)明者胡國(guó)慶, 蔣幼華, 賀玉芳 申請(qǐng)人:中國(guó)地震局地震研究所