高精度智能化數字溫度計的製作方法

2023-05-26 00:20:36 4

專利名稱：高精度智能化數字溫度計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種溫度計，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。
地溫觀測是地震前兆觀測的重要手段之一。通過對地溫異常的觀測研究曾成功地預報了地震。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，對數字溫度計的測量精度和解析度的要求並不很高。但在較多情況下，溫度異常的變化量並不大，這就要求數字溫度計具有較高的測量精度和解析度。
本實用新型的目的就在於克服現有技術存在的缺點和不足，而提供一種高精度智能化數字溫度計。
本實用新型的目的是這樣實現的，即由探頭和二次儀表組成。
①探頭採用高精度溫度傳感器，即選用10MHz的晶體振蕩器；當溫度升高1℃時，晶體振蕩器的頻率升高920Hz。該溫度計每次進行一次溫度測量的時間為10.9890秒，故其解析度為0.0001℃。亦可選用1MHz的晶體振蕩器。
②由於探頭要置於井下，而二次儀表要置於井上所建造的觀測室內，中間需要遠距離傳輸；也就是說，井下探頭輸出的高頻信號需要通過電纜傳輸至地面上的二次儀表。10MHz的高頻信號經數十米至數百米的電纜傳輸後，將會使頻率信號嚴重衰減。為此，在探頭內裝有本機振蕩電路(晶體)和混頻電路，將測溫晶體振蕩器產生的高頻信號轉換成數十KHz的低頻信號，然後再將此低頻信號經電纜傳輸給二次儀表。在低頻情況下，信號的衰減較小。
③二次儀表由依次連接的放大整形器、單片機(89C51)、解碼鎖存驅動器和數字顯示器組成。
本實用新型具有以下優點和積極效果1、靈敏度高，漂移小，具有高精度和高解析度，能滿足地震前兆地溫觀測的需要。
2、電路設計合理簡潔，儘量用軟體代替硬體。由於採用了單片機，不僅大大簡化了電路，提高了可靠性，並使其功能增多和智能化程度增強。
3、儘可能地開發單片機的軟體功能，如單片機的軟體具有時鐘功能，毋需另外再用時鐘晶片，可將整點值自動存入單片機RAM中，需要時可隨時讀出。
4、體積小、重量輕、操作使用方便。
以下結合附圖和實施例詳細說明

圖1為本實用新型組成框圖；圖2為本實用新型面板圖；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，8-解碼鎖存驅動器，9-數字顯示器。
10-整點顯示開關，11-復位開關，12-電源。
由附圖可知，本實用新型由探頭A和二次儀表B組成，中間通過長距離電纜連接。
探頭A由測溫晶體振蕩器1、參考晶體振蕩器2、整形器3、數字混頻器4、功率放大器5組成；測溫晶體振蕩器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，它們又分別與數字混頻器4相連接；數字混頻器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7、解碼鎖存驅動器8和數字顯示器9組成；即放大整形器6與單片機7相連接，單片機7與解碼鎖存驅動器8相連接，解碼鎖存驅動器8與數字顯示器9相連接。
探頭的I型電路，由圖3和圖5可知探頭A輸出的頻率信號送至單片機7的T1端，由單片機7進行記數；單片機7選用「89C51」，這類單片機的EPROM在片內，功耗低，性能可靠，且價格低廉，使電路得到簡化，儀器的功耗也有所降低。通過軟體產生準確的控制記數所需的時間間隔(10.9890秒)，從而保證測量的靈敏度和精度。此外，單片機7將頻率信號轉換成溫度值，並將溫度值由二進位碼轉換成BCD碼，再將BCD碼通過I/O口將六位十進位數依次送進6個解碼鎖存驅動器(4511)8之中，4511又將鎖存在其中的BCD碼轉換成段碼，分別控制有6個LED數碼管的數字顯示器9。
另外，利用單片機7的存儲功能，可將每天24個溫度讀數的整點值存儲在單片機7的隨機存儲器RAM中，並在每天的某一規定時間內將此24個整點依次讀出，可避免觀測員經常進出觀測室進行觀測記錄的麻煩。
本實用新型有列印接口，可將觀測結果列印輸出；還具有通信接口，供信號輸出用。
此外，單片機7還具有時鐘功能，即用單片機7軟體產生時鐘信號，毋需另外配備時鐘。
如圖2所示面板，具體操作如下數字顯示器9可顯示六位溫度讀數。顯示靈敏度為0.0001℃。
數字顯示器9平時顯示實時溫度；但當按下整點顯示開關10後，不顯示現行的溫度值，而立即依次存儲在單片機7內的324個整點時的溫度值。每個溫度讀數顯示5秒鐘，24個溫度讀數共顯示2分鐘。當24個整點時的溫度值依次顯示完畢後，數字顯示器9顯示的讀數變為11. 1111，數碼管的每位讀數均出現「1」時，表明整點值已顯示完畢。這時再按復位開關11，本實用新型又恢復溫度測量狀態，數字顯示器9又顯示實時溫度。
如採用列印方式，就毋需按整點顯示開關10進行整點顯示。
按復位開關11(即單片機的RESET鍵)後可使單片機7處於初始狀態。對於用戶來說，復位開關11可用於校時，在整點時按一下復位開關11常，就完成了校時工作。
本實用新型的技術指標如下①標定精度±0.05℃②靈敏度0.0001℃③日漂移＜0.001℃④年穩定性＜0.01℃另外，本實用新型還可採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Yellow Spring公司生產的YS44008型熱敏電阻。該熱敏電阻具有很高的解析度、穩定性和很低的漂移。熱敏電阻通過振蕩器將溫度的變化轉換成頻率的變化，故通過頻率的測量可求得溫度。振蕩器將振蕩信號送至單片機7的T1端，由單片機7控制每小時進行一次測量，每次測量由單片機7的T1計數器檢測120秒內振蕩器輸出的脈衝個數N，單片機7再通過通訊方式將脈衝個數N傳輸給微機，微機再通過公式計算將脈衝個數N轉換成溫度T。
綜上所述，由於本實用新型性能價格比高，因此有著廣闊的應用前景。
權利要求1.高精度智能化數字溫度計，由探頭A和二次儀表B組成，中間通過長距離電纜連接；其特徵在於①探頭(A)由測溫晶體振蕩器(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，它們又分別與數字混頻器(4)相連接；數字混頻器(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(7)、解碼鎖存驅動器(8)和數字顯示器(9)組成；即放大整形器(6)與單片機(7)相連接，單片機(7)與解碼鎖存器(8)相連接，解碼鎖存器(8)與數字顯示器(9)相連接。
2.按權利要求1所述的高精度智能化數字溫度計，其特徵在於探頭(A)採用10MHz或1MHz的晶體振蕩器作為溫度傳感器。
3.按權利要求1所述的高精度智能化數字溫度計，其特徵在於探頭(A)採用熱敏電阻作為溫度傳感器。
專利摘要本實用新型公開了高精度智能化數字溫度計;涉及一種溫度計,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的需要,本實用新型由探頭和二次儀表組成,中間通過長距離電纜連接;探頭由測溫晶體振蕩器、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、解碼鎖存驅動器和數字顯示器組成。本實用新型具有高精度和高解析度,智能化程度高,體積小、重量輕、操作使用方便,因此有著廣闊的應用前景。
文檔編號G01K1/02GK2514325SQ0125190
公開日2002年10月2日 申請日期2001年9月17日 優先權日2001年9月17日
發明者胡國慶, 蔣幼華, 賀玉芳 申請人:中國地震局地震研究所