[發(fā)明專(zhuān)利]北斗授時(shí)的石英晶體溫度計(jì)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410137259.0
• 申請(qǐng)日: 2014-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103884446A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章禮道
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 章禮道
• 主分類(lèi)號(hào): G01K7/32
• 分類(lèi)號(hào): G01K7/32;G04R20/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明北斗授時(shí)的石英晶體溫度計(jì)涉及一種可以在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用的高分辨率、高精確度、高穩(wěn)定性、便于遠(yuǎn)距離傳輸、共享信號(hào)的溫度計(jì)；經(jīng)低功耗化處理也可以成為北斗導(dǎo)航儀和智能導(dǎo)航手機(jī)的附加功能，提供高分辨率、高精確度、高穩(wěn)定性、便于遠(yuǎn)距離傳輸共享的溫度信號(hào)。

(二)背景技術(shù)：

國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)是以一些可復(fù)現(xiàn)的平衡態(tài)(定義固定點(diǎn))的溫度指定值，以及在國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)這些固定點(diǎn)上分度的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)插儀器作為基礎(chǔ)的。1968年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)分成三個(gè)溫區(qū)，分別用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)鉑銠(10％)鉑熱電偶和普朗克輻射定律來(lái)定義這些溫區(qū)內(nèi)的溫度數(shù)值。

現(xiàn)有技術(shù)的石英晶體溫度計(jì)的核心部件是諧振式石英晶體振蕩器，其工作機(jī)制與傳統(tǒng)的溫度傳感器(鉑電阻溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)等)不同，其工作機(jī)制是“諧振”，不是靠分子的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的“電阻”或“電動(dòng)勢(shì)”。

現(xiàn)有技術(shù)的石英晶體振蕩器，其頻率——溫度特性是一條頗接近直線的三次多項(xiàng)式曲線；a、b、c分別為一、二、三次多項(xiàng)式的系數(shù)，與石英晶片的切割類(lèi)型及振型有關(guān)。

現(xiàn)有技術(shù)的石英晶體溫度計(jì)至少有2個(gè)石英晶體振蕩器，一個(gè)是溫度為0℃的基準(zhǔn)石英晶體振蕩器，一個(gè)是用作測(cè)定溫度的傳感器石英晶體振蕩器，由兩者的頻差獲得被測(cè)溫度；為減少基準(zhǔn)石英晶體振蕩器的頻率漂移，通常把基準(zhǔn)石英晶體振蕩器置于精確控制溫度的恒溫箱中；即使如此，仍然有不可忽略的的基準(zhǔn)頻率漂移，現(xiàn)有技術(shù)的石英晶體溫度計(jì)分辨率可以做到0.001K～0.0001K，但其精確度只能做到0.1K～0.05K。

北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)具有精密授時(shí)功能，其秒脈沖單相授時(shí)精度(1pps)<100ns。

(三)發(fā)明內(nèi)容：

所要解決的技術(shù)問(wèn)題：

解決現(xiàn)有技術(shù)的石英晶體溫度計(jì)仍然有較大的的零點(diǎn)漂移誤差，其分辨率可以做到0.001K～0.0001K，但精確度只能做到0.1K～0.05K的問(wèn)題；解決現(xiàn)有技術(shù)的石英晶體溫度計(jì)不便于遠(yuǎn)距離傳輸、共享信號(hào)的問(wèn)題。

解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案：

本發(fā)明北斗授時(shí)的石英晶體溫度計(jì)采取與現(xiàn)有技術(shù)完全不同的技術(shù)路線，提供一種可以在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用的高分辨率、高精確度、高穩(wěn)定性、便于遠(yuǎn)距離傳輸、共享信號(hào)的溫度計(jì)。

本發(fā)明北斗授時(shí)的石英晶體溫度計(jì)包括北斗天線(3)、北斗模塊(6)、石英晶體探頭(1)、振蕩器(4)、高速計(jì)數(shù)器(7)、選通控制模塊(8)、單片機(jī)+固體硬盤(pán)(9)、人機(jī)接口(10)、顯示單元(5)；北斗天線(3)接收北斗衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)，北斗模塊(6)輸出高精度秒脈沖到選通控制模塊(8)；選通控制模塊(8)同時(shí)還接受人機(jī)接口(10)的指令，選通控制模塊(8)向高速計(jì)數(shù)器(7)提供開(kāi)門(mén)脈沖和關(guān)門(mén)脈沖；石英晶體探頭(1)和振蕩器(4)組成石英晶體振蕩器輸出正弦波，正弦波的頻率隨石英晶體探頭(1)的溫度而變化；高速計(jì)數(shù)器(7)前端的脈沖整形電路將正弦波轉(zhuǎn)換為同頻率的窄尖脈沖，高速計(jì)數(shù)器(7)在選通控制模塊(8)提供的開(kāi)門(mén)脈沖和關(guān)門(mén)脈沖之間的時(shí)間間隔內(nèi)，精確計(jì)量窄尖脈沖數(shù)；對(duì)一個(gè)特定的石英晶體探頭(1)，該窄尖脈沖頻率與石英晶體探頭(1)的溫度單值相關(guān)；單片機(jī)+固體硬盤(pán)(9)內(nèi)部存有該特定的石英晶體探頭(1)的頻率——溫度曲線，經(jīng)顯示單元(5)顯示溫度及溫度變化速率；單片機(jī)+固體硬盤(pán)(9)與DCS(2)的接口支持現(xiàn)場(chǎng)總線，符合IEC61158Ed.3現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)；人機(jī)接口(10)用于接受北斗模塊(6)的授時(shí)信號(hào)，確定開(kāi)門(mén)脈沖和關(guān)門(mén)脈沖之間的時(shí)間間隔；經(jīng)低功耗化處理成為北斗導(dǎo)航儀和智能導(dǎo)航手機(jī)的附加功能，提供高分辨率、高精確度、高穩(wěn)定性、便于遠(yuǎn)距離傳輸共享的溫度信號(hào)，參與各種需要溫度信號(hào)的應(yīng)用。

發(fā)明的有益效果：

·以易于獲取的具有極高精度的北斗授時(shí)信號(hào)取代基準(zhǔn)石英晶體振蕩器使本發(fā)明北斗授時(shí)的石英晶體溫度計(jì)由于授時(shí)精度引入的誤差可以控制在不超過(guò)0.1PPM(PPM百萬(wàn)分之一)；

·對(duì)一臺(tái)量程為-50℃到250℃的北斗授時(shí)的石英晶體溫度計(jì)由于授時(shí)精度引入的誤差可以控制在不超過(guò)0.03mK；

·以易于獲取的具有極高精度的北斗授時(shí)信號(hào)取代基準(zhǔn)石英晶體振蕩器使本發(fā)明北斗授時(shí)的石英晶體溫度計(jì)的精確度達(dá)到3mK(1968年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)使用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)分度，分度精度優(yōu)于0.1mK)；

·北斗授時(shí)的石英晶體溫度計(jì)提供了一種可以在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用的高分辨率、高精確度、高穩(wěn)定性、便于遠(yuǎn)距離傳輸、共享信號(hào)的溫度計(jì)；