专利名称：高精度智能化数字地温仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地温仪，具体地说，涉及一种高精度的温度传感器和智能化的二次仪表。
地温观测是地震前兆观测的重要手段之一。通过对地温异常的观测研究曾成功地预报了地震。在某些情况下，地震前温度异常的变化量很大，有几度的变化；在这种情况下，对数字温度计的测量精度和分辨率的要求并不很高。但在较多情况下，温度异常的变化量并不大，这就要求数字温度计具有较高的测量精度和分辨率。
本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种高精度智能化数字温度计。
本发明的目的是这样实现的，即由探头和二次仪表组成。
①探头采用高精度温度传感器，即选用10MHz的晶体振荡器；当温度升高1℃时，晶体振荡器的频率升高920Hz。该温度计每次进行一次温度测量的时间为10.9890秒，故其分辨率为0.0001℃。亦可选用1MHz的晶体振荡器。
②由于探头要置于井下，而二次仪表要置于井上所建造的观测室内，中间需要远距离传输；也就是说，井下探头输出的高频信号需要通过电缆传输至地面上的二次仪表。10MHz的高频信号经数十米至数百米的电缆传输后，将会使频率信号严重衰减。为此，在探头内装有本机振荡电路(晶体)和混频电路，将测温晶体振荡器产生的高频信号转换成数十KHz的低频信号，然后再将此低频信号经电缆传输给二次仪表。在低频情况下，信号的衰减较小。
③二次仪表由依次连接的放大整形器、单片机89C51、译码锁存驱动器和数字显示器组成。
本发明具有以下优点和积极效果1、灵敏度高，漂移小，具有高精度和高分辨率，能满足地震前兆地温观测的需要。
2、电路设计合理简洁，尽量用软件代替硬件。由于采用了单片机，不仅大大简化了电路，提高了可靠性，并使其功能增多和智能化程度增强。
3、尽可能地开发单片机的软件功能，如单片机的软件具有时钟功能，毋需另外再用时钟芯片，可将整点值自动存入单片机RAM中，需要时可随时读出。
4、体积小、重量轻、操作使用方便。
下面结合附图和实施例详细说明
图1为本发明组成框图；图2为本发明面板图；图3为探头的I型电路图；图4为探头的II型电路图；图5为二次仪表电路图。其中A-探头，1-测温晶体振荡器，2-参考晶体振荡器，3-整形器，4一混频器，5-功率放大器；B-二次仪表，6-放大整形器，7-单片机，8-译码锁存驱动器，9-数字显示器。
10-整点显示开关，11-复位开关，12-电源。
由图1可知，本发明由探头A和二次仪表B组成，中间通过长距离电缆连接。
探头A由测温晶体振荡器1、参考晶体振荡器2、整形器3、数字眼混频器4、功率放大器5组成；测温晶体振荡器1与整形器3.1相连接，参考晶体振荡器2与整形器3.2相连接，它们又分别与数字混频器4相连接；数字混频器4与功率放大器5相连接；功率放大器5再与二次仪表B的放大整形器6相连接。
二次仪表B由依次连接的放大整形器6、单片机7、译码锁存驱动器8和数字显示器9组成。
探头的I型电路，由图3可知探头A输出的频率信号送至单片机7的T1端，由单片机7进行记数；单片机7选用“89C51”，这类单片机的EPROM在片内，功耗低，性能可靠，且价格低廉，使电路得到简化，仪器的功耗也有所降低。通过软件产生准确的控制记数所需的时间间隔(10.9890秒)，从而保证测量的灵敏度和精度。此外，单片机7将频率信号转换成温度值，并将温度值由二进制码转换成BCD码，再将BCD码通过I/O口将六位十进制数依次送进6个译码锁存驱动器(4511)8之中，4511又将锁存在其中的BCD码转换成段码，分别控制有6个LED数码管的数字显示器9。
另外，利用单片机7的存储功能，可将每天24个温度读数的整点值存储在单片机7的随机存储器RAM中，并在每天的某一规定时间内将此24个整点依次读出，可避免观测员经常进出观测室进行观测记录的麻烦。
本发明有打印接口，可将观测结果打印输出；还具有通信接口，供信号输出用。
此外，单片机7还具有时钟功能，即用单片机7软件产生时钟信号，毋需另外配备时钟。
如图2所示面板，具体操作如下数字显示器9可显示六位温度读数。显示灵敏度为0.0001℃。
数字显示器9平时显示实时温度；但当按下整点显示开关10后，不显示现行的温度值，而立即依次存储在单片机7内的324个整点时的温度值。每个温度读数显示5秒钟，24个温度读数共显示2分钟。当24个整点时的温度值依次显示完毕后，数字显示器9显示的读数变为11.1111，数码管的每位读数均出现“1”时，表明整点值已显示完毕。这时再按复位开关11，本发明又恢复温度测量状态，数字显示器9又显示实时温度。
如采用打印方式，就毋需按整点显示开关10进行整点显示。
按复位开关11(即单片机的RESET键)后可使单片机7处于初始状态。对于用户来说，复位开关可用于校时，在整点时按一下复位开关11常，就完成了校时工作。
本发明的技术指标如下①标定精度±0.05℃②灵敏度0.0001℃③日漂移＜0.001℃④年稳定性＜0.01℃另外，本发明还可采用热敏电阻作为温度传感器，即组成探头的II型电路；由图3可知热敏电阻选用美国Yellow Spring公司生产的YS44008型热敏电阻。该热敏电阻具有很高的分辨率、稳定性和很低的漂移。热敏电阻通过振荡器将温度的变化转换成频率的变化，故通过频率的测量可求得温度。振荡器将振荡信号送至单片机7的T1端，由单片机7控制每小时进行一次测量，每次测量由单片机7的T1计数器检测120秒内振荡器输出的脉冲个数N，单片机7再通过通讯方式将脉冲个数N传输给微机，微机再通过公式计算将脉冲个数N转换成温度T。
综上所述，由于本发明性能价格比高，因此有着广阔的应用前景。
权利要求
1.一种高精度智能化数字地温仪，由探头A和二次仪表B组成，中间通过长距离电缆连接；其特征在于①探头(A)由测温晶体振荡器(1)、参考晶体振荡器(2)、整形器(3)、混频器(4)和功率放大器(5)组成；测温晶体振荡器(1)与整形器(3.1)相连接，参考晶体振荡器(2)与整形器(3.2)相连接，它们又分别与数字混频器(4)相连接；数字混频器(4)与功率放大器(5)相连接；②二次仪表(B)由依次连接的放大整形器(6)、单片机(7)、译码锁存驱动器(8)和数字显示器(9)组成。
2.按权利要求1所述的一种高精度智能化数字地温仪，其特征在于探头(A)采用10MHz或1MHz的晶体振荡器作为温度传感器。
3.按权利要求1所述的一种高精度智能化数字地温仪，其特征在于探头(A)采用热敏电阻作温度传感器。
全文摘要
本发明涉及一种温度仪，具体地说，涉及一种高精度的温度传感器和智能化的二次仪表。为了满足地震前兆的地温观测的需要，本发明由探头和二次仪表组成，中间通过长距离电缆连接；探头由测温晶体振荡器、参考晶体振荡器、整形器、混频器和功率放大器组成；二次仪表由依次连接的放大整形器、单片机、译码锁存驱动器和数字显示器组成。本发明具有高精度和高分辨率，智能化程度高，体积小、重量轻、操作使用方便，因此有着广阔的应用前景。
文档编号G08C19/00GK1405538SQ01128468
公开日2003年3月26日 申请日期2001年9月17日 优先权日2001年9月17日
发明者胡国庆, 蒋幼华, 贺玉芳 申请人:中国地震局地震研究所