專利名稱：高精度智能化數(shù)字地溫儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地溫儀，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(yù)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(shù)字溫度計的測量精度和分辨率的要求并不很高。但在較多情況下，溫度異常的變化量并不大，這就要求數(shù)字溫度計具有較高的測量精度和分辨率。
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，而提供一種高精度智能化數(shù)字溫度計。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，即由探頭和二次儀表組成。
①探頭采用高精度溫度傳感器，即選用10MHz的晶體振蕩器；當(dāng)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，故其分辨率為0.0001℃。亦可選用1MHz的晶體振蕩器。
②由于探頭要置于井下，而二次儀表要置于井上所建造的觀測室內(nèi)，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(jīng)數(shù)十米至數(shù)百米的電纜傳輸后，將會使頻率信號嚴重衰減。為此，在探頭內(nèi)裝有本機振蕩電路(晶體)和混頻電路，將測溫晶體振蕩器產(chǎn)生的高頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)十KHz的低頻信號，然后再將此低頻信號經(jīng)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、譯碼鎖存驅(qū)動器和數(shù)字顯示器組成。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果1、靈敏度高，漂移小，具有高精度和高分辨率，能滿足地震前兆地溫觀測的需要。
2、電路設(shè)計合理簡潔，盡量用軟件代替硬件。由于采用了單片機，不僅大大簡化了電路，提高了可靠性，并使其功能增多和智能化程度增強。
3、盡可能地開發(fā)單片機的軟件功能，如單片機的軟件具有時鐘功能，毋需另外再用時鐘芯片，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。
下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明

圖1為本發(fā)明組成框圖；圖2為本發(fā)明面板圖；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，4一混頻器，5-功率放大器；B-二次儀表，6-放大整形器，7-單片機，8-譯碼鎖存驅(qū)動器，9-數(shù)字顯示器。
10-整點顯示開關(guān)，11-復(fù)位開關(guān)，12-電源。
由圖1可知，本發(fā)明由探頭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(shù)字眼混頻器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(shù)字混頻器4相連接；數(shù)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、譯碼鎖存驅(qū)動器8和數(shù)字顯示器9組成。
探頭的I型電路，由圖3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(shù)；單片機7選用“89C51”，這類單片機的EPROM在片內(nèi)，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。通過軟件產(chǎn)生準確的控制記數(shù)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(zhuǎn)換成溫度值，并將溫度值由二進制碼轉(zhuǎn)換成BCD碼，再將BCD碼通過I/O口將六位十進制數(shù)依次送進6個譯碼鎖存驅(qū)動器(4511)8之中，4511又將鎖存在其中的BCD碼轉(zhuǎn)換成段碼，分別控制有6個LED數(shù)碼管的數(shù)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(shù)的整點值存儲在單片機7的隨機存儲器RAM中，并在每天的某一規(guī)定時間內(nèi)將此24個整點依次讀出，可避免觀測員經(jīng)常進出觀測室進行觀測記錄的麻煩。
本發(fā)明有打印接口，可將觀測結(jié)果打印輸出；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軟件產(chǎn)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(shù)字顯示器9可顯示六位溫度讀數(shù)。顯示靈敏度為0.0001℃。
數(shù)字顯示器9平時顯示實時溫度；但當(dāng)按下整點顯示開關(guān)10后，不顯示現(xiàn)行的溫度值，而立即依次存儲在單片機7內(nèi)的324個整點時的溫度值。每個溫度讀數(shù)顯示5秒鐘，24個溫度讀數(shù)共顯示2分鐘。當(dāng)24個整點時的溫度值依次顯示完畢后，數(shù)字顯示器9顯示的讀數(shù)變?yōu)?1.1111，數(shù)碼管的每位讀數(shù)均出現(xiàn)“1”時，表明整點值已顯示完畢。這時再按復(fù)位開關(guān)11，本發(fā)明又恢復(fù)溫度測量狀態(tài)，數(shù)字顯示器9又顯示實時溫度。
如采用打印方式，就毋需按整點顯示開關(guān)10進行整點顯示。
按復(fù)位開關(guān)11(即單片機的RESET鍵)后可使單片機7處于初始狀態(tài)。對于用戶來說，復(fù)位開關(guān)可用于校時，在整點時按一下復(fù)位開關(guān)11常，就完成了校時工作。
本發(fā)明的技術(shù)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(wěn)定性＜0.01℃另外，本發(fā)明還可采用熱敏電阻作為溫度傳感器，即組成探頭的II型電路；由圖3可知熱敏電阻選用美國Yellow Spring公司生產(chǎn)的YS44008型熱敏電阻。該熱敏電阻具有很高的分辨率、穩(wěn)定性和很低的漂移。熱敏電阻通過振蕩器將溫度的變化轉(zhuǎn)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(shù)器檢測120秒內(nèi)振蕩器輸出的脈沖個數(shù)N，單片機7再通過通訊方式將脈沖個數(shù)N傳輸給微機，微機再通過公式計算將脈沖個數(shù)N轉(zhuǎn)換成溫度T。
綜上所述，由于本發(fā)明性能價格比高，因此有著廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種高精度智能化數(shù)字地溫儀，由探頭A和二次儀表B組成，中間通過長距離電纜連接；其特征在于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(shù)字混頻器(4)相連接；數(shù)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)、譯碼鎖存驅(qū)動器(8)和數(shù)字顯示器(9)組成。
2.按權(quán)利要求1所述的一種高精度智能化數(shù)字地溫儀，其特征在于探頭(A)采用10MHz或1MHz的晶體振蕩器作為溫度傳感器。
3.按權(quán)利要求1所述的一種高精度智能化數(shù)字地溫儀，其特征在于探頭(A)采用熱敏電阻作溫度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種溫度儀，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，本發(fā)明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、譯碼鎖存驅(qū)動器和數(shù)字顯示器組成。本發(fā)明具有高精度和高分辨率，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(yīng)用前景。
文檔編號G08C19/00GK1405538SQ01128468
公開日2003年3月26日 申請日期2001年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月17日
發(fā)明者胡國慶, 蔣幼華, 賀玉芳 申請人:中國地震局地震研究所