专利名称：高精度电子温度计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种温度计，特别是涉及一种温度分辨率好、测温准确率高、抗电
磁能力强的高精度电子温度计。
背景技术：
目前常见的温度计有现场温度计玻璃水银温度计，酒精温度计，压力式温度计， 电子式温度计等等；遥测温度计热电阻温度计、热电偶温度计、压力传感温度计、火焰温 度计、光学温度计等等；控制温度计电接点温度控制器，指针式温度控制器等等。但这些 温度计一般存在以下一些不足温度分辨率不够高，如普通的现场温度计。长期稳定性不 好，如一般的遥测温度计，这些温度计将传感器接收到的信号采用A/D变换后输入计算机， 其稳定性会有影响，同时温度测量时探头的感应速度慢，抗电磁干扰能力不强，控制温度计 没有很好的外接口不方便等等。因此急需一种温度分辨率好、测温准确率高、抗电磁能力强 的高精度电子温度计。

发明内容针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种高精度电子温度计，本实用 新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种高精度电子温度计，其包括探头，其 特征在于所述温度计还包括温度传感器、放大器，所述探头和所述温度传感器相连接，所 述温度传感器后直接连有放大器，温度传感器得到的电信号经过放大器放大后直接连接有 将温度实测值存储和回放的计算机。 其中，所述温度传感器为石英晶体音叉温度传感器。
其中，所述石英晶体音叉温度传感器为谐振式石英晶体音叉温度传感器。 其中，所述探头内部充填了导热特性优良的氦气。 其中，所述计算机连接有报警器。 本实用新型工作过程如下该温度计测量的介质为水、油或者它们的混合物，也可 以是气体。将充填了导热特性优良的氦气的探头插入介质时，谐振式石英晶体音叉温度传 感器能迅速感应到温度的变化，然后通过振荡放大器将感应到的温度放大后，直接传输到 计算机，计算机能将温度实测值存储和回放。整个装置可以采用220V市电供电也可以采用 充电池供电，计算机后接有RS-232C和RS-485国际通用(EIA)的远传数字接口 、CAN总线、 上下限温度和报警接口 ，完全可以满足各种用户的要求。 本实用新型的积极进步效果在于本实用新型提供了高精度电子温度计有以下优 点 1.使用的传感器是自行设计、国内首创的谐振式石英晶体音叉温度传感器，其输 出信号是频率，不必采用A/D变换就可直接输入计算机； 2.温度分辨率好，可高达o.ooorc，是目前国际上分辨率最高的温度仪之一。 3.准确度可高达0. 02°C (在测温范围内的绝对误差)，比通用的工业铂电阻温度计高10 30倍以上； 4.重复性高，可高达o.oorc o.ooorc，比通用的工业铂电阻温度计高i(Ti00
倍以上。这是由于石英晶体材料的固有特性以及精密微机械加工技术水平决定的。 5.长期稳定性佳，可达o. oorc o. ooorc /年。在12年内的测温误差漂移仍可 达o.oo2t: o.orc。因为石英晶体传感器的Q值(品质因素)甚高，其输出频率和热敏 特性仅由传感器决定。 6.没有传统传感器(例如铂电阻)难以克服的温漂(环境温度变化引起的准确 度漂移)、时漂，以及模拟电路带来的温漂(例如铂电阻温度计的A/D变换器和放大器等产 生的温漂)。实验表明，当外围电路工作环境在+5°C +351:变化时，其测温准确度仅变化 0. 005 °C ; 7.温度测量探头的体积小，内部又充填了导热特性优良的氦气，因此响应速度快。 实验表明，当把处于室温的石英传感器，突然投入9(TC的恒温水槽内时，测量其时间常数仅 为2. 8S ; 8.石英晶体音叉传感器是数字传感器，与其配合的又是数字电路，传输的是数字 信号，因此解决了铂电阻等模拟传感器的难题-准确度易受导线电阻和接触电阻变化的 影响。传感器可以使用任何型号的屏蔽电缆或电线，而不像国外某些同类产品那样，必须 使用同轴电缆。此外，电缆或电线的加长与縮短以及接触电阻的高低，不影响测量的准确 度。实验表明，当负载电阻从1KQ 10MQ，负载电容从50 150iiF时，其准确度仅变化 0. 005 °C ; 9.体积小、功耗低，传感器的功耗为yW级，比市场上销售的其它类型温度传感器 的功耗低1 3个数量级； 10.利用谐振原理工作，不像热电阻(铜或铂电阻)靠分子热运动工作，因此特别 适宜工作于超低温区，最低可达开氏温度4K(-269t:); 11.石英晶体音叉温度传感器抗磁场能力很强，在测量液态氮温度时，若磁场强度 高达5T(T为磁通密度单位特斯拉)，其测量不确定度仅为±0. 02K，这是绝大多数温度传 感器无可比拟的； 12.仪表可具有串行二进制数据交换的终端装置及数据通信设备间的RS-232C和 RS-485国际通用(EIA)接口、 CAN总线、上下限温度和报警接口，完全可以满足各种用户的 要求。

图1为本实用新型的系统结构框图。
具体实施方式
以下结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。 图l为本实用新型的电路原理图，如图l所示，本实用新型提供的高精度电子温度计包括探 头l，温度传感器2、放大器3，该探头1和温度传感器2相连接，温度传感器2后直接连有放 大器3，温度传感器2得到的电信号经过放大器3放大后直接连接有将温度实测值存储和 回放的计算机4。在实际实施过程中温度传感器为谐振式石英晶体音叉温度传感器，探头1内部充填了导热特性优良的氦气。计算机4连接有报警器5，报警器5的作用是在数显，通 信，校时，上下限温度设定和超限及欠限报警用。 该温度计测量的介质为水、油或者它们的混合物，也可以是气体。将充填了导热特 性优良的氦气的探头1插入介质时，谐振式石英晶体音叉温度传感器能迅速感应到温度的 变化，然后通过振荡放大器3将感应到的温度放大后，直接传输到计算机4，计算机4能将温 度实测值存储和回放。整个装置可以采用220V市电供电也可以采用充电器6供电，计算机 4后接有RS-232C和RS-485国际通用(EIA)接口 、 CAN总线、上下限温度和报警接口 ，完全 可以满足各种用户的要求。 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还 会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求一种高精度电子温度计，该温度计包括探头，其特征在于所述温度计还包括温度传感器、放大器，所述探头和所述温度传感器相连接，所述温度传感器后直接连有放大器，温度传感器得到的电信号经过放大器放大后直接连接有将温度实测值存储和回放的计算机。
2. 根据权利要求1所述的高精度电子温度计，其特征在于所述温度传感器为石英晶 体音叉温度传感器。
3. 根据权利要求2所述的高精度电子温度计，其特征在于所述石英晶体音叉温度传 感器为谐振式石英晶体音叉温度传感器。
4. 根据权利要求1或2或3所述的高精度电子温度计，其特征在于所述探头内部充 填了导热特性优良的氦气。
5. 根据权利要求1或2或3所述的高精度电子温度计，其特征在于所述计算机连接有报警器。
6. 根据权利要求4所述的高精度电子温度计，其特征在于所述计算机连接有报警器。
专利摘要本实用新型公开了一种高精度电子温度计，该温度计包括探头、温度传感器、放大器，所述探头和所述温度传感器相连接，所述温度传感器后直接连有放大器，温度传感器得到的电信号经过放大器放大后直接连接有将温度实测值存储和回放的计算机。和普通的温度计相比，本实用新型提供的温度计采用的是石英晶体音叉温度传感器，其检测信号无需变换，温度的分辨率好，测温度的准确率高，体积小，功耗低，利用谐振原理共组，适宜工作在超低温区，而且抗电磁能力强，特别适宜大专院校、科研机构以及企业等单位的高精度自动测量和控制温度使用。
文档编号G01K7/00GK201540174SQ20092021179
公开日2010年8月4日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者刘中原 申请人:上海第二工业大学