基于石英傳感器的數(shù)字遙測(cè)溫度系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著工業(yè)的不斷快速發(fā)展，溫度作為工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍、最重要的工藝參數(shù)之一，測(cè)量要求越來越高，測(cè)量范圍越來越廣。我們希望在大多數(shù)情況下都能快速、準(zhǔn)確地測(cè)量溫度。特別是在一些人類不能或不便進(jìn)入的場(chǎng)合，溫度測(cè)量如何達(dá)到快速、精確、穩(wěn)定、便利就成了人們近年來的研究課題。
　　石英晶體溫度傳感器由于其高分辨率的特點(diǎn)而發(fā)展迅速，但我國的研究距離高精產(chǎn)業(yè)化尚遠(yuǎn)。隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,數(shù)字電路的廣泛應(yīng)用,對(duì)石英晶體溫度傳感器的數(shù)字化、小型

2、化、高頻率穩(wěn)定度及一些特殊要求也越來越高。
　　本文首先從理論上闡述了石英晶體測(cè)溫的原理，并通過Christoffel方程討論了Y切型（YXL+5°）石英晶體的頻率-溫度特性，結(jié)果顯示在一段較寬的溫度范圍內(nèi)，Y切型（YXL+5°）石英晶體的頻率都同溫度成線性比例，且靈敏度高達(dá)9410-′/℃。唯一不足的是這種石英晶體有一定的非線性誤差，我們通過迭代法對(duì)其進(jìn)行了誤差修正。Matlab的仿真結(jié)果顯示當(dāng)TD=100℃時(shí)，其誤差小于2.8

3、‰℃。由這種石英晶體制成的溫度傳感器具有高精度、高靈敏度和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，并且由于傳感器輸出的是頻率，所以可以不用進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換而直接通過微處理器進(jìn)行處理。
　　本課題設(shè)計(jì)的數(shù)字遙測(cè)溫度系統(tǒng)包括溫度采集模塊、信號(hào)處理模塊、無線收發(fā)模塊和顯示模塊。溫度傳感器是由Y切型（YXL+5°）石英晶體制成的，它將當(dāng)前溫度T轉(zhuǎn)換成頻率()fT輸出，并經(jīng)過混頻，得到一個(gè)較低的頻率。這個(gè)頻率可以直接送入單片機(jī)AT89S52計(jì)數(shù)，通過數(shù)學(xué)計(jì)算模型將計(jì)

4、數(shù)值N轉(zhuǎn)換成溫度碼。接著將溫度碼通過無線收發(fā)芯片nRF401進(jìn)行收發(fā)，最后在LCD上顯示出來。由于本課題設(shè)計(jì)的是遙測(cè)系統(tǒng)，因此抗干擾顯得尤為重要，本文最后分別從硬件角度和軟件角度討論了各種抗干擾的措施。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，本課題設(shè)計(jì)的數(shù)字遙測(cè)溫度系統(tǒng)的分辨率為0.001℃，有效通信距離可達(dá)50米。同時(shí)說明了利用石英晶體的頻率-溫度特性測(cè)溫的方法是可行的，并且實(shí)現(xiàn)了遙測(cè)，數(shù)字溫度遙測(cè)系統(tǒng)可應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)特別是某些人類不能或不便進(jìn)入的