基于石英晶體的遙測溫度計設(shè)計

溫度是一個基本的物理量，在許多情況下人們希望能夠快速、準(zhǔn)確地對其進(jìn)行測量，特別是一些人員不便進(jìn)入的場合，如對高山、海洋等區(qū)域?qū)崿F(xiàn)溫度的遙測有著重要的意義。何瑾、王玉娟等人對Y切型石英晶體的理論和實現(xiàn)已經(jīng)做了初步的探索；孫鵬對石英晶體的測量精度和數(shù)據(jù)處理提出了改進(jìn)的方法并做了試驗驗證。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與溫度信號之間的比例關(guān)系，設(shè)計出了一種具有較高測量和重復(fù)性的無線溫度測量系統(tǒng)，系統(tǒng)具有溫度測量準(zhǔn)確、響應(yīng)速度快、體積小巧等優(yōu)點(diǎn)。

1 溫度計測量原理
溫度計測溫電路由振蕩電路、差頻電路、頻率計和微處理器組成。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。測溫晶體輸出與被測溫度相關(guān)的頻率信號，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關(guān)，二者的頻率通過差頻電路整形后得到幾百Hz的方波，該方波作為門控信號，從而實現(xiàn)OCXO(T1)頻率的計數(shù)功能，這個計數(shù)結(jié)果送入單片機(jī)進(jìn)行溫度的計算，最后由顯示電路驅(qū)動LCD顯示器。測量原理框圖如圖1所示。

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

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