專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大尺度物體溫度測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大尺度物體溫度測(cè)量?jī)x，特別是一種基于石英溫度傳感器的大尺度物體測(cè)溫裝置，屬于石英溫度測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，基于石英溫度傳感器的石英溫度測(cè)量?jī)x，常用于溫度的高精度自動(dòng)測(cè)量。由于石英溫度傳感器是利用其諧振頻率與溫度成正比的原理對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量的，所以要給石英溫度傳感器提供振蕩源，又因?yàn)槭⒄袷庮l率與溫度的相對(duì)變化很小，所以要采用混頻的方法將有效信號(hào)提出。對(duì)于大尺度被測(cè)物體，要實(shí)現(xiàn)其溫度測(cè)量，在現(xiàn)有技術(shù)中通常所用的方法有如下幾種1、加長(zhǎng)石英溫度傳感器與振蕩器之間的引線(xiàn)。由于石英溫度傳感器的負(fù)載能力很小，與振蕩電路之間的信號(hào)傳輸引線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)引起引線(xiàn)寄生電容過(guò)大，即增大了傳感器的負(fù)載，致使振蕩器停振，不能實(shí)現(xiàn)測(cè)量，所以其信號(hào)傳輸線(xiàn)的長(zhǎng)度一般不超過(guò)I米，其測(cè)量范圍一般在Im以下；2、將振蕩器和前置放大器與石英溫度傳感器集成在一起，以提高石英溫度傳感器的負(fù)載能力，然后再將放大的信號(hào)送后極的混頻器。即使如此，當(dāng)集成在一起的前置極與混頻器之間信號(hào)傳輸引線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)時(shí)，其寄生電容過(guò)大，也會(huì)使前置極停振，所以這種方法的測(cè)量范圍也只在Im左右的范圍；3、把整個(gè)溫度測(cè)量?jī)x器的信號(hào)處理的電路都集成在探頭上，這雖然可以解決引線(xiàn)加長(zhǎng)使振蕩器停振問(wèn)題，但會(huì)使其測(cè)量?jī)x探極體積增大，當(dāng)用此測(cè)量探極與被測(cè)物體接觸時(shí)，會(huì)改變被測(cè)物體的溫度狀態(tài)，使測(cè)量溫度失準(zhǔn)。同時(shí)，由于探極體積大，很不便于測(cè)量操作。從上述分析可知，目前現(xiàn)有技術(shù)中的基于石英溫度傳感器的石英溫度測(cè)量?jī)x對(duì)于大尺度物體測(cè)溫的效果還是不夠理想。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量物體尺度范圍大、并且測(cè)量精度和工作可靠性都高的大尺度物體溫度測(cè)量?jī)x，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣構(gòu)成的，本實(shí)用新型的一種大尺度物體溫度測(cè)量?jī)x為，該測(cè)量?jī)x包括由石英溫度傳感器、振蕩器、前置放大器、混頻器、整形電路和基頻振蕩器構(gòu)成的石英溫度測(cè)量?jī)x，其混頻器由第一電阻 第四電阻四個(gè)電阻和一個(gè)三極管連接組成，其混頻器中的三極管為反置連接，即混頻器中的三極管的工作狀態(tài)為非放大工作狀態(tài)；并且前置放大器通過(guò)長(zhǎng)度為I 25米的信號(hào)傳輸線(xiàn)與三極管連接。所述三極管為NPN型或PNP型三極管，所述三極管為NPN型三極管時(shí)，該NPN型三級(jí)管的發(fā)射極通過(guò)第三電阻與電源的正極連接，該NPN型三級(jí)管的集電極通過(guò)第四電阻接電源的負(fù)極；所述三極管為PNP型三極管時(shí)，該P(yáng)NP型三級(jí)管的發(fā)射極通過(guò)第三電阻與電源的負(fù)極連接，該P(yáng)NP型三級(jí)管的集電極通過(guò)第四電阻接電源的正極；三極管的基極與第一電阻和第二電阻的一端連接、并通過(guò)第一電容和信號(hào)傳輸線(xiàn)與前置放大器的電信號(hào)輸出端連接，第一電阻的另一端接電源的正極并通過(guò)信號(hào)傳輸線(xiàn)與前置放大器連接，第二電阻的另一端接電源的負(fù)極；基頻振蕩器的信號(hào)輸出端通過(guò)第二電容和第四電阻接電源的負(fù)極，整形電路的信號(hào)輸入端通過(guò)第三電阻接電源的正極。在上述整形電路的信號(hào)輸入端與電源的負(fù)極之間連接有第四電容。在上述電源的正極和負(fù)極之間連接有第三電容。上述石英溫度傳感器、振蕩器、前置放大器集成在一塊集成電路板上，并且由前置放大器引出信號(hào)傳輸線(xiàn)，在信號(hào)傳輸線(xiàn)的引出端連接有插線(xiàn)接頭，混頻器、整形電路和基頻振蕩器和電源都安裝在一個(gè)盒體內(nèi)，在盒體上設(shè)有用于與插線(xiàn)接頭連接的插線(xiàn)接口，并且插線(xiàn)接口的接線(xiàn)端分別與電源的正極、負(fù)極和第一電容連接。上述三極管為NPN型三極管。上述三極管的型號(hào)為3DG12。由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型使用傳統(tǒng)的石英溫度傳感器作為溫度檢測(cè)元件，并將現(xiàn)有的振蕩器和前置放大器與傳感器集成在一起，有效的解決了作為溫度測(cè)量?jī)x器的探測(cè)器體積過(guò)大的問(wèn)題。本實(shí)用新型的混頻器采用3DG12三極管作混頻元件，其集電極和發(fā)射極的電路連接與傳統(tǒng)的混頻器連接方式相反，即進(jìn)行反置連接。通常三極管是處于正置狀態(tài)下工作，對(duì)于NPN型三極管的正置狀態(tài)是指三級(jí)管集電極接電源的正極端，發(fā)射極接地端，利用三極管的兩個(gè)PN結(jié)參雜濃度不同使三極管處于放大工作狀態(tài)。如果反置，既對(duì)于NPN型三極管三級(jí)管發(fā)射極接電源正極端，其集電極接負(fù)極地端，這樣三極管不具有放大功能。本實(shí)用新型的實(shí)用新型人經(jīng)過(guò)分析研究發(fā)現(xiàn)，由于在溫度測(cè)量?jī)x器中，其混頻器中的三極管主要是用于混頻，其放大功能不是主要的，所以本實(shí)用新型的發(fā)明人將其反置連接，無(wú)需該三極管的放大功能。通過(guò)實(shí)測(cè)表明如果三極管正置則前端的信號(hào)傳輸線(xiàn)超過(guò)Im時(shí)，混頻器則不能正常工作，如果反置，則引線(xiàn)即使超過(guò)20m也能正常工作。本實(shí)用新型通過(guò)將三極管反置狀態(tài)工作，實(shí)現(xiàn)了在高精度條件下對(duì)大尺度物體溫度的測(cè)量，有效地克服了上述高精度大尺度物體測(cè)溫的難點(diǎn)。經(jīng)試驗(yàn)表明，采用本實(shí)用新型所制作的基于石英溫度傳感器的石英溫度測(cè)量?jī)x，其由石英溫度傳感器、振蕩器、前置放大器集成在一起組成的溫度探頭的體積很小(其溫度探頭的體積為30X10X3mm，如果需要，還可以做的更小)，其探頭與由混頻器、整形電路和基頻振蕩器和電源安裝在一個(gè)盒體內(nèi)而組成的主機(jī)連接的信號(hào)傳輸線(xiàn)的長(zhǎng)度可達(dá)25m，并且在信號(hào)傳輸線(xiàn)的長(zhǎng)度為25m時(shí)，其測(cè)量精度的誤差(±0. 1°C。所以，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量物體尺度范圍大、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有測(cè)量精度和工作可靠性都高的優(yōu)點(diǎn)。
圖1是本實(shí)用新型的電路原理示意圖。附圖2標(biāo)記說(shuō)明1-石英溫度傳感器，2-振蕩器，3-前置放大器，4-混頻器，5_整形電路，6-基頻振蕩器，7-信號(hào)傳輸線(xiàn)，BG-三級(jí)管，Rl-第一電阻，R2-第二電阻，R3-第三電阻，R4-第四電阻，Cl-第一電容，C2-第二電容，C3-第三電容，C4-第四電容，E-電源，Jl-插線(xiàn)接頭，J2-插線(xiàn)接口。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型的實(shí)施例本實(shí)用新型是根據(jù)下述的一種基于石英溫度傳感器的大尺度物體測(cè)溫方法所構(gòu)建的，該方法是在現(xiàn)有的基于石英溫度傳感器的石英溫度測(cè)量?jī)x的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)實(shí)施的，該方法包括采用現(xiàn)有的由石英溫度傳感器1、振蕩器2、前置放大器
3、混頻器4、整形電路5和基頻振蕩器6構(gòu)成的石英溫度測(cè)量?jī)x來(lái)測(cè)量物體溫度，在采用石英溫度測(cè)量?jī)x來(lái)測(cè)量物體溫度時(shí)，預(yù)先將混頻器4中的三極管BG進(jìn)行反置連接，使混頻器4中的三極管BG在工作時(shí)處于非放大工作狀態(tài)，即當(dāng)混頻器4中的三極管BG為NPN型三極管時(shí)，將該NPN型三級(jí)管的發(fā)射極接電源的正極，將該NPN型三級(jí)管的集電極接電源的負(fù)極；當(dāng)混頻器4中的三極管BG為PNP型三極管時(shí)，將該P(yáng)NP型三級(jí)管的發(fā)射極接電源的負(fù)極，將該P(yáng)NP型三級(jí)管的集電極接電源的正極；然后將前置放大器3的電輸出信號(hào)通過(guò)I米以上的信號(hào)傳輸線(xiàn)7連接到混頻器4的信號(hào)輸入端，這樣即可采用石英溫度測(cè)量?jī)x來(lái)對(duì)大尺度的物體進(jìn)行測(cè)溫。根據(jù)上述方法構(gòu)建的本實(shí)用新型的一種大尺度物體溫度測(cè)量?jī)x為該裝置包括現(xiàn)有的由石英溫度傳感器1、振蕩器2、前置放大器3、混頻器4、整形電路5和基頻振蕩器6構(gòu)成的石英溫度測(cè)量?jī)x，其石英溫度傳感器1、振蕩器2、前置放大器3、混頻器4、整形電路5和基頻振蕩器6均采用現(xiàn)有技術(shù)中的成品模塊進(jìn)行連接組裝成石英溫度測(cè)量?jī)x，制作時(shí)，對(duì)現(xiàn)有的由第一電阻Rl 第四電阻R4四個(gè)電阻和一個(gè)三極管BG連接組成的混頻器4進(jìn)行改裝，即將混頻器4中的三極管BG進(jìn)行反置連接，使混頻器4中的三極管BG的工作狀態(tài)為非放大工作狀態(tài)；即當(dāng)三極管BG為NPN型三極管時(shí)，將該NPN型三級(jí)管的發(fā)射極通過(guò)第三電阻R3與電源E的正極連接，將該NPN型三級(jí)管的集電極通過(guò)第四電阻R4接電源E的負(fù)極；當(dāng)三極管BG為PNP型三極管時(shí)，將該P(yáng)NP型三級(jí)管的發(fā)射極通過(guò)第三電阻R3與電源E的負(fù)極連接，將該P(yáng)NP型三級(jí)管的集電極通過(guò)第四電阻R4接電源E的正極；三極管BG的基極與第一電阻Rl和第二電阻R2的一端連接、并通過(guò)第一電容Cl和信號(hào)傳輸線(xiàn)7與前置放大器3的電信號(hào)輸出端連接，將第一電阻Rl的另一端接電源E的正極并通過(guò)信號(hào)傳輸線(xiàn)7與前置放大器3按傳統(tǒng)方式連接，將第二電阻R2的另一端接電源E的負(fù)極；將基頻振蕩器6的信號(hào)輸出端通過(guò)第二電容C2和第四電阻R4接電源E的負(fù)極，將整形電路5的信號(hào)輸入端按傳統(tǒng)方式通過(guò)第三電阻R3接電源E的正極；制作時(shí)，其信號(hào)傳輸線(xiàn)7的長(zhǎng)度可根據(jù)使用的需要制作成I 25米；為了達(dá)到更好的屏蔽干擾效果，可在整形電路5的信號(hào)輸入端與電源E的負(fù)極之間連接一個(gè)第四電容C4，并在電源E的正極和負(fù)極之間連接有第三電容C3 ;為了在使用時(shí)，更加方便和測(cè)量精度更高，可將石英溫度傳感器1、振蕩器2、前置放大器3按傳統(tǒng)的集成電路制作方法將其集成在一塊集成電路板上作為測(cè)量?jī)x器的溫度探頭，并且將信號(hào)傳輸線(xiàn)7的一端按常規(guī)連接方式與前置放大器3連接，將信號(hào)傳輸線(xiàn)7的另一端連接一個(gè)插線(xiàn)接頭Jl，然后將混頻器4、整形電路5和基頻振蕩器6和電源E都安裝在一個(gè)盒體內(nèi)作為測(cè)量?jī)x器的主機(jī)，在盒體上安裝一個(gè)用于與插線(xiàn)接頭Jl連接的插線(xiàn)接口 J2，并且將插線(xiàn)接口 J2的接線(xiàn)端分別與電源E和第一電容Cl連接即成。制作時(shí)，所用的三極管BG最好采用NPN型三極管，該NPN型三極管可采用市場(chǎng)上出售的型號(hào)為3DG12的三級(jí)管，也可根據(jù)使用的方便和要求采用其它型號(hào)的NPN型三極管。其它元件采用貼片式元件進(jìn)行組裝。
權(quán)利要求1.一種大尺度物體溫度測(cè)量?jī)x，包括由石英溫度傳感器(I)、振蕩器(2)、前置放大器(3)、混頻器(4)、整形電路(5)和基頻振蕩器(6)構(gòu)成的石英溫度測(cè)量?jī)x，其混頻器(4)由第一電阻(Rl) 第四電阻(R4)四個(gè)電阻和一個(gè)三極管(BG)連接組成，其特征在于混頻器(4)中的三極管(BG)為反置連接，即混頻器(4)中的三極管(BG)的工作狀態(tài)為非放大工作狀態(tài)；并且前置放大器(3)通過(guò)長(zhǎng)度為I 25米的信號(hào)傳輸線(xiàn)(7)與三極管(BG)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺度物體溫度測(cè)量?jī)x，其特征在于三極管(BG)為NPN型或PNP型三極管，所述三極管(BG)為NPN型三極管時(shí)，該NPN型三級(jí)管的發(fā)射極通過(guò)第三電阻(R3)與電源(E)的正極連接，該NPN型三級(jí)管的集電極通過(guò)第四電阻(R4)接電源(E)的負(fù)極；所述三極管(BG)為PNP型三極管時(shí)，該P(yáng)NP型三級(jí)管的發(fā)射極通過(guò)第三電阻(R3)與電源(E)的負(fù)極連接，該P(yáng)NP型三級(jí)管的集電極通過(guò)第四電阻(R4)接電源(E)的正極；三極管(BG)的基極與第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)的一端連接、并通過(guò)第一電容(Cl)和信號(hào)傳輸線(xiàn)(7)與前置放大器(3)的電信號(hào)輸出端連接，第一電阻(Rl)的另一端接電源(E)的正極并通過(guò)信號(hào)傳輸線(xiàn)(7)與前置放大器(3)連接，第二電阻(R2)的另一端接電源(E)的負(fù)極；基頻振蕩器(6)的信號(hào)輸出端通過(guò)第二電容(C2)和第四電阻(R4)接電源(E)的負(fù)極，整形電路(5)的信號(hào)輸入端通過(guò)第三電阻(R3)接電源(E)的正極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺度物體溫度測(cè)量?jī)x，其特征在于在整形電路(5)的信號(hào)輸入端與電源(E)的負(fù)極之間連接有第四電容(C4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺度物體溫度測(cè)量?jī)x，其特征在于在電源(E)的正極和負(fù)極之間連接有第三電容(C3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺度物體溫度測(cè)量?jī)x，其特征在于石英溫度傳感器(I)、振蕩器(2)、前置放大器(3)集成在一塊集成電路板上，并且由前置放大器(3)引出信號(hào)傳輸線(xiàn)(7)，在信號(hào)傳輸線(xiàn)(7)的引出端連接有插線(xiàn)接頭(Jl )，混頻器(4)、整形電路(5)和基頻振蕩器(6 )和電源(E )都安裝在一個(gè)盒體內(nèi)，在盒體上設(shè)有用于與插線(xiàn)接頭(Jl)連接的插線(xiàn)接口(J2)，并且插線(xiàn)接口(J2)的接線(xiàn)端分別與電源(E)的正極、負(fù)極和第一電容(Cl)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺度物體溫度測(cè)量?jī)x，其特征在于三極管(BG)為NPN型三極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大尺度物體溫度測(cè)量?jī)x，其特征在于三極管(BG)的型號(hào)為3DG12。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大尺度物體溫度測(cè)量?jī)x，包括由石英溫度傳感器(1)、振蕩器(2)、前置放大器(3)、混頻器(4)、整形電路(5)和基頻振蕩器(6)構(gòu)成的石英溫度測(cè)量?jī)x，其混頻器(4)由第一電阻(R1)～第四電阻(R4)四個(gè)電阻和一個(gè)三極管(BG)連接組成，混頻器(4)中的三極管(BG)為反置連接，即混頻器(4)中的三極管(BG)的工作狀態(tài)為非放大工作狀態(tài)；并且前置放大器(3)通過(guò)長(zhǎng)度為1～25米的信號(hào)傳輸線(xiàn)(7)與三極管(BG)連接。本實(shí)用新型不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量物體尺度范圍大的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有測(cè)量精度和工作可靠性都高的優(yōu)點(diǎn)。在信號(hào)傳輸線(xiàn)的長(zhǎng)度為25m時(shí)，其測(cè)量精度的誤差≤±0.1℃。
文檔編號(hào)G01K7/32GK202903363SQ201220624309
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者孫向榮, 吳志凌, 曾正, 馬彥兵, 董昌文 申請(qǐng)人:貴州民族大學(xué)