基于石英晶體的遙測(cè)溫度計(jì)設(shè)計(jì)

溫度是一個(gè)基本的物理量，在許多情況下人們希望能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，特別是一些人員不便進(jìn)入的場(chǎng)合，如對(duì)高山、海洋等區(qū)域?qū)崿F(xiàn)溫度的遙測(cè)有著重要的意義。何瑾、王玉娟等人對(duì)Y切型石英晶體的理論和實(shí)現(xiàn)已經(jīng)做了初步的探索；孫鵬對(duì)石英晶體的測(cè)量精度和數(shù)據(jù)處理提出了改進(jìn)的方法并做了試驗(yàn)驗(yàn)證。本文在上述研究的基礎(chǔ)上，利用Y切型溫度傳感器其輸出的頻率信號(hào)與溫度信號(hào)之間的比例關(guān)系，設(shè)計(jì)出了一種具有較高測(cè)量和重復(fù)性的無(wú)線溫度測(cè)量系統(tǒng)，系統(tǒng)具有溫度測(cè)量準(zhǔn)確、響應(yīng)速度快、體積小巧等優(yōu)點(diǎn)。

1 溫度計(jì)測(cè)量原理
溫度計(jì)測(cè)溫電路由振蕩電路、差頻電路、頻率計(jì)和微處理器組成。石英晶體溫度傳感器選擇Epson公司生產(chǎn)的Y切型溫度傳感器HTS-206，其振蕩頻率在40 kHz附近。測(cè)溫晶體輸出與被測(cè)溫度相關(guān)的頻率信號(hào)，參考晶體采用的是OCXO(T2)晶體模塊，其輸出頻率可以看作與溫度無(wú)關(guān)，二者的頻率通過(guò)差頻電路整形后得到幾百Hz的方波，該方波作為門控信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)OCXO(T1)頻率的計(jì)數(shù)功能，這個(gè)計(jì)數(shù)結(jié)果送入單片機(jī)進(jìn)行溫度的計(jì)算，最后由顯示電路驅(qū)動(dòng)LCD顯示器。測(cè)量原理框圖如圖1所示。

2 石英晶體傳感器的原理
設(shè)計(jì)選擇石英晶體作為溫度傳感器，其頻率-溫度特性為

如果可以測(cè)得頻率f(T)，理論上就可以求解溫度T。但這種方法并不簡(jiǎn)單，因此，首先用它的線性近似方程(4)來(lái)求解