專利名稱：高精度電子溫度計(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)，特別是涉及一種溫度分辨率好、測溫準(zhǔn)確率高、抗電
磁能力強(qiáng)的高精度電子溫度計(jì)。
背景技術(shù)：
目前常見的溫度計(jì)有現(xiàn)場溫度計(jì)玻璃水銀溫度計(jì)，酒精溫度計(jì)，壓力式溫度計(jì)， 電子式溫度計(jì)等等；遙測溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、壓力傳感溫度計(jì)、火焰溫 度計(jì)、光學(xué)溫度計(jì)等等；控制溫度計(jì)電接點(diǎn)溫度控制器，指針式溫度控制器等等。但這些 溫度計(jì)一般存在以下一些不足溫度分辨率不夠高，如普通的現(xiàn)場溫度計(jì)。長期穩(wěn)定性不 好，如一般的遙測溫度計(jì)，這些溫度計(jì)將傳感器接收到的信號(hào)采用A/D變換后輸入計(jì)算機(jī)， 其穩(wěn)定性會(huì)有影響，同時(shí)溫度測量時(shí)探頭的感應(yīng)速度慢，抗電磁干擾能力不強(qiáng)，控制溫度計(jì) 沒有很好的外接口不方便等等。因此急需一種溫度分辨率好、測溫準(zhǔn)確率高、抗電磁能力強(qiáng) 的高精度電子溫度計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種高精度電子溫度計(jì)，本實(shí)用 新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種高精度電子溫度計(jì)，其包括探頭，其 特征在于所述溫度計(jì)還包括溫度傳感器、放大器，所述探頭和所述溫度傳感器相連接，所 述溫度傳感器后直接連有放大器，溫度傳感器得到的電信號(hào)經(jīng)過放大器放大后直接連接有 將溫度實(shí)測值存儲(chǔ)和回放的計(jì)算機(jī)。 其中，所述溫度傳感器為石英晶體音叉溫度傳感器。
其中，所述石英晶體音叉溫度傳感器為諧振式石英晶體音叉溫度傳感器。 其中，所述探頭內(nèi)部充填了導(dǎo)熱特性優(yōu)良的氦氣。 其中，所述計(jì)算機(jī)連接有報(bào)警器。 本實(shí)用新型工作過程如下該溫度計(jì)測量的介質(zhì)為水、油或者它們的混合物，也可 以是氣體。將充填了導(dǎo)熱特性優(yōu)良的氦氣的探頭插入介質(zhì)時(shí)，諧振式石英晶體音叉溫度傳 感器能迅速感應(yīng)到溫度的變化，然后通過振蕩放大器將感應(yīng)到的溫度放大后，直接傳輸?shù)?計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)能將溫度實(shí)測值存儲(chǔ)和回放。整個(gè)裝置可以采用220V市電供電也可以采用 充電池供電，計(jì)算機(jī)后接有RS-232C和RS-485國際通用(EIA)的遠(yuǎn)傳數(shù)字接口 、CAN總線、 上下限溫度和報(bào)警接口 ，完全可以滿足各種用戶的要求。 本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于本實(shí)用新型提供了高精度電子溫度計(jì)有以下優(yōu) 點(diǎn) 1.使用的傳感器是自行設(shè)計(jì)、國內(nèi)首創(chuàng)的諧振式石英晶體音叉溫度傳感器，其輸 出信號(hào)是頻率，不必采用A/D變換就可直接輸入計(jì)算機(jī)； 2.溫度分辨率好，可高達(dá)o.ooorc，是目前國際上分辨率最高的溫度儀之一。 3.準(zhǔn)確度可高達(dá)0. 02°C (在測溫范圍內(nèi)的絕對誤差)，比通用的工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)高10 30倍以上； 4.重復(fù)性高，可高達(dá)o.oorc o.ooorc，比通用的工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)高i(Ti00
倍以上。這是由于石英晶體材料的固有特性以及精密微機(jī)械加工技術(shù)水平?jīng)Q定的。 5.長期穩(wěn)定性佳，可達(dá)o. oorc o. ooorc /年。在12年內(nèi)的測溫誤差漂移仍可 達(dá)o.oo2t: o.orc。因?yàn)槭⒕w傳感器的Q值(品質(zhì)因素)甚高，其輸出頻率和熱敏 特性僅由傳感器決定。 6.沒有傳統(tǒng)傳感器(例如鉑電阻)難以克服的溫漂(環(huán)境溫度變化引起的準(zhǔn)確 度漂移)、時(shí)漂，以及模擬電路帶來的溫漂(例如鉑電阻溫度計(jì)的A/D變換器和放大器等產(chǎn) 生的溫漂)。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)外圍電路工作環(huán)境在+5°C +351:變化時(shí)，其測溫準(zhǔn)確度僅變化 0. 005 °C ; 7.溫度測量探頭的體積小，內(nèi)部又充填了導(dǎo)熱特性優(yōu)良的氦氣，因此響應(yīng)速度快。 實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)把處于室溫的石英傳感器，突然投入9(TC的恒溫水槽內(nèi)時(shí)，測量其時(shí)間常數(shù)僅 為2. 8S ; 8.石英晶體音叉?zhèn)鞲衅魇菙?shù)字傳感器，與其配合的又是數(shù)字電路，傳輸?shù)氖菙?shù)字 信號(hào)，因此解決了鉑電阻等模擬傳感器的難題-準(zhǔn)確度易受導(dǎo)線電阻和接觸電阻變化的 影響。傳感器可以使用任何型號(hào)的屏蔽電纜或電線，而不像國外某些同類產(chǎn)品那樣，必須 使用同軸電纜。此外，電纜或電線的加長與縮短以及接觸電阻的高低，不影響測量的準(zhǔn)確 度。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)負(fù)載電阻從1KQ 10MQ，負(fù)載電容從50 150iiF時(shí)，其準(zhǔn)確度僅變化 0. 005 °C ; 9.體積小、功耗低，傳感器的功耗為yW級(jí)，比市場上銷售的其它類型溫度傳感器 的功耗低1 3個(gè)數(shù)量級(jí)； 10.利用諧振原理工作，不像熱電阻(銅或鉑電阻)靠分子熱運(yùn)動(dòng)工作，因此特別 適宜工作于超低溫區(qū)，最低可達(dá)開氏溫度4K(-269t:); 11.石英晶體音叉溫度傳感器抗磁場能力很強(qiáng)，在測量液態(tài)氮溫度時(shí)，若磁場強(qiáng)度 高達(dá)5T(T為磁通密度單位特斯拉)，其測量不確定度僅為±0. 02K，這是絕大多數(shù)溫度傳 感器無可比擬的； 12.儀表可具有串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換的終端裝置及數(shù)據(jù)通信設(shè)備間的RS-232C和 RS-485國際通用(EIA)接口、 CAN總線、上下限溫度和報(bào)警接口，完全可以滿足各種用戶的 要求。

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。 圖l為本實(shí)用新型的電路原理圖，如圖l所示，本實(shí)用新型提供的高精度電子溫度計(jì)包括探 頭l，溫度傳感器2、放大器3，該探頭1和溫度傳感器2相連接，溫度傳感器2后直接連有放 大器3，溫度傳感器2得到的電信號(hào)經(jīng)過放大器3放大后直接連接有將溫度實(shí)測值存儲(chǔ)和 回放的計(jì)算機(jī)4。在實(shí)際實(shí)施過程中溫度傳感器為諧振式石英晶體音叉溫度傳感器，探頭1內(nèi)部充填了導(dǎo)熱特性優(yōu)良的氦氣。計(jì)算機(jī)4連接有報(bào)警器5，報(bào)警器5的作用是在數(shù)顯，通 信，校時(shí)，上下限溫度設(shè)定和超限及欠限報(bào)警用。 該溫度計(jì)測量的介質(zhì)為水、油或者它們的混合物，也可以是氣體。將充填了導(dǎo)熱特 性優(yōu)良的氦氣的探頭1插入介質(zhì)時(shí)，諧振式石英晶體音叉溫度傳感器能迅速感應(yīng)到溫度的 變化，然后通過振蕩放大器3將感應(yīng)到的溫度放大后，直接傳輸?shù)接?jì)算機(jī)4，計(jì)算機(jī)4能將溫 度實(shí)測值存儲(chǔ)和回放。整個(gè)裝置可以采用220V市電供電也可以采用充電器6供電，計(jì)算機(jī) 4后接有RS-232C和RS-485國際通用(EIA)接口 、 CAN總線、上下限溫度和報(bào)警接口 ，完全 可以滿足各種用戶的要求。 以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述 的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)，本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求一種高精度電子溫度計(jì)，該溫度計(jì)包括探頭，其特征在于所述溫度計(jì)還包括溫度傳感器、放大器，所述探頭和所述溫度傳感器相連接，所述溫度傳感器后直接連有放大器，溫度傳感器得到的電信號(hào)經(jīng)過放大器放大后直接連接有將溫度實(shí)測值存儲(chǔ)和回放的計(jì)算機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度電子溫度計(jì)，其特征在于所述溫度傳感器為石英晶 體音叉溫度傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度電子溫度計(jì)，其特征在于所述石英晶體音叉溫度傳 感器為諧振式石英晶體音叉溫度傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高精度電子溫度計(jì)，其特征在于所述探頭內(nèi)部充 填了導(dǎo)熱特性優(yōu)良的氦氣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高精度電子溫度計(jì)，其特征在于所述計(jì)算機(jī)連接有報(bào)警器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高精度電子溫度計(jì)，其特征在于所述計(jì)算機(jī)連接有報(bào)警器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高精度電子溫度計(jì)，該溫度計(jì)包括探頭、溫度傳感器、放大器，所述探頭和所述溫度傳感器相連接，所述溫度傳感器后直接連有放大器，溫度傳感器得到的電信號(hào)經(jīng)過放大器放大后直接連接有將溫度實(shí)測值存儲(chǔ)和回放的計(jì)算機(jī)。和普通的溫度計(jì)相比，本實(shí)用新型提供的溫度計(jì)采用的是石英晶體音叉溫度傳感器，其檢測信號(hào)無需變換，溫度的分辨率好，測溫度的準(zhǔn)確率高，體積小，功耗低，利用諧振原理共組，適宜工作在超低溫區(qū)，而且抗電磁能力強(qiáng)，特別適宜大專院校、科研機(jī)構(gòu)以及企業(yè)等單位的高精度自動(dòng)測量和控制溫度使用。
文檔編號(hào)G01K7/00GK201540174SQ20092021179
公開日2010年8月4日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者劉中原 申請人:上海第二工業(yè)大學(xué)