【技术实现步骤摘要】
本申请实施例涉及温度测量，尤其涉及一种高精度温度测量装置及系统。
技术介绍
1、在地震观测中，一般通过监测地下应力的动态变化来判定发生地震的可能性。由于直接观测岩石的应力变化存在困难，在地震前的亚失稳过程中，温度与应力应变之间存在关系，因而可通过温度间接测量应力应变的变化。在亚失稳阶段，断层附近的测点均有微弱的升温和降温过程，温度变化幅度很小，在0.1mk量级，要想达到足够的观测信噪比，要求温度测量装置的分辨率达到10μk级别。另外，在引力波探测中，为实现对引力波探测器核心仪器的温度场在微刻度下的监测与调控，要求星载温度测量具有优于5μk/√hz@1mhz～0.1hz的分辨率。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例的目的在于提出一种高精度温度测量装置及系统。
2、基于上述目的，本申请实施例提供了一种高精度温度测量装置，包括：第一变压器、测温电桥、第二变压器、信号检测电路和信号处理电路；第一变压器的次级的两个线圈形成的电感与测温电阻、参考电阻构成测温电桥，测温电桥的输出端与第二变压器的初级输入端相连接，第二变压器的次级输出端与信号检测电路的信号输入端相连接；
3、所述测温电桥，用于在所述第一变压器的初级输入正弦波信号后，当所述测温电阻的阻值随温度变化而发生变化、所述测温电桥偏离平衡状态时，输出用于反映温度变化的电流信号；
4、所述信号检测电路，用于对所述电流信号进行处理得到温度变化信号；
5、所述信号处理电路，用于对所述温度变化信号
6、可选的，所述信号检测电路对所述电流信号进行处理得到温度变化信号，表示为：
7、
8、其中，n为所述第一变压器的初级线圈的圈数，um为正弦波信号，n1、n2分别为所述第一变压器的次级的两个线圈的圈数，np为所述第二变压器的初级线圈的圈数，ns为所述第二变压器的次级线圈的圈数，rt为所述测温电阻的阻值，rr为所述参考电阻的阻值，r1为所述信号检测电路的输入端与输出端之间连接的电阻的阻值。
9、可选的，所述测温电阻为热敏电阻，所述信号处理电路对所述温度变化信号进行处理得到温度值，表示为：
10、
11、其中，b为热敏电阻的材料常数，t25表示25℃，rt25为热敏电阻在温度为25℃时的电阻值。
12、可选的，所述测温电阻为铂电阻，所述信号处理电路对所述温度变化信号进行处理得到温度值，表示为：
13、
14、其中，α为铂电阻的温漂系数，r0为铂电阻在温度为0℃时的阻值。
15、可选的，装置还包括模数转换电路和供桥交流电压信号采集电路；
16、所述供桥交流电压信号采集电路，用于采集所述第一变压器的次级的第一线圈的电压信号；
17、所述模数转换电路，用于将所述温度变化信号转换为数字温度变化信号；以及将所述电压信号转换为数字电压信号；
18、所述信号处理电路对所述温度变化信号进行处理得到温度值，包括：
19、对所述数字温度变化信号进行离散傅里叶变换，得到所述数字温度变化信号的幅值；
20、对所述数字电压信号进行离散傅里叶变换，得到所述数字电压信号的幅值；
21、根据所述测温电阻的类型、电路参数、所述数字温度变化信号的幅值和所述数字电压信号的幅值，计算得到温度值。
22、可选的，根据所述测温电阻的类型、电路参数、所述数字温度变化信号的幅值和所述数字电压信号的幅值，计算得到温度值，包括：
23、根据测温电阻的类型、电路参数、所述数字温度变化信号的幅值和所述数字电压信号的幅值之间的比值，计算得到温度值。
24、可选的，所述测温电桥包括可由开关切换接通的至少一组参考电阻，各组参考电阻的阻值各不相同。
25、可选的，所述第一变压器的次级设置至少两组线圈绕组及对应的抽头。
26、可选的，所述信号检测电路包括由第一放大器、电阻r1、r2和电容c1组成的电流电压变换电路，由第二放大器、电阻r3和电容c2组成的积分电路和由电阻r4和r5组成的电阻衰减网络；所述第二变压器的次级线圈的一端与所述第一放大器的反向输入端相连接，所述第二变压器的次级线圈的另一端接地；电阻r1的第一端、电容c1的第一端与所述第一放大器的反向输入端相连接，所述第一放大器的输出端与电容c1的第二端、电阻r2的第一端相连接，电阻r1的第二端与电阻r2的第二端相连接，形成信号检测电路的输出端；所述信号检测电路的输出端通过电阻r3与所述第二放大器的反向输入端相连接，所述第二放大器的反向输入端通过电容c2与所述第二放大器的输出端相连接，所述第二放大器的正向输入端接地，所述第二放大器的输出端通过所述电阻衰减网络与所述第一放大器的正向输入端相连接。
27、本申请实施例还提供一种高精度温度测量系统，包括至少一组所述高精度温度测量装置。
28、从上面所述可以看出，本申请实施例提供的高精度温度测量装置及系统，包括：第一变压器、测温电桥、第二变压器、信号检测电路和信号处理电路，测温电桥用于在第一变压器的初级输入正弦波信号后，当测温电阻的阻值随温度变化而发生变化、测温电桥偏离平衡状态时，输出用于反映温度变化的电流信号，信号检测电路用于对电流信号进行处理得到温度变化信号，信号处理电路用于对温度变化信号进行处理得到温度值。本申请的装置能够提高测温精度，在1mhz～0.1hz频段达到5μk级别的测量分辨率，满足高精度温度测量场景中的温度测量要求。
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1.一种高精度温度测量装置，其特征在于，包括：第一变压器、测温电桥、第二变压器、信号检测电路和信号处理电路；第一变压器的次级的两个线圈形成的电感与测温电阻、参考电阻构成测温电桥，测温电桥的输出端与第二变压器的初级输入端相连接，第二变压器的次级输出端与信号检测电路的信号输入端相连接；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号检测电路对所述电流信号进行处理得到温度变化信号，表示为：
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述测温电阻为热敏电阻，所述信号处理电路对所述温度变化信号进行处理得到温度值，表示为：
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述测温电阻为铂电阻，所述信号处理电路对所述温度变化信号进行处理得到温度值，表示为：
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，还包括模数转换电路和供桥交流电压信号采集电路；
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，根据所述测温电阻的类型、电路参数、所述数字温度变化信号的幅值和所述数字电压信号的幅值，计算得到温度值，包括：
7.根据权利要求1所述的装
8.根据权利要求1或7所述的装置，其特征在于，所述第一变压器的次级设置至少两组线圈绕组及对应的抽头。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号检测电路包括由第一放大器、电阻R1、R2和电容C1组成的电流电压变换电路，由第二放大器、电阻R3和电容C2组成的积分电路和由电阻R4和R5组成的电阻衰减网络；所述第二变压器的次级线圈的一端与所述第一放大器的反向输入端相连接，所述第二变压器的次级线圈的另一端接地；电阻R1的第一端、电容C1的第一端与所述第一放大器的反向输入端相连接，所述第一放大器的输出端与电容C1的第二端、电阻R2的第一端相连接，电阻R1的第二端与电阻R2的第二端相连接，形成信号检测电路的输出端；所述信号检测电路的输出端通过电阻R3与所述第二放大器的反向输入端相连接，所述第二放大器的反向输入端通过电容C2与所述第二放大器的输出端相连接，所述第二放大器的正向输入端接地，所述第二放大器的输出端通过所述电阻衰减网络与所述第一放大器的正向输入端相连接。
10.一种高精度温度测量系统，其特征在于，包括至少一组如权利要求1-4中任意一项所述的高精度温度测量装置。
...【技术特征摘要】
1.一种高精度温度测量装置，其特征在于，包括：第一变压器、测温电桥、第二变压器、信号检测电路和信号处理电路；第一变压器的次级的两个线圈形成的电感与测温电阻、参考电阻构成测温电桥，测温电桥的输出端与第二变压器的初级输入端相连接，第二变压器的次级输出端与信号检测电路的信号输入端相连接；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号检测电路对所述电流信号进行处理得到温度变化信号，表示为：
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述测温电阻为热敏电阻，所述信号处理电路对所述温度变化信号进行处理得到温度值，表示为：
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述测温电阻为铂电阻，所述信号处理电路对所述温度变化信号进行处理得到温度值，表示为：
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，还包括模数转换电路和供桥交流电压信号采集电路；
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，根据所述测温电阻的类型、电路参数、所述数字温度变化信号的幅值和所述数字电压信号的幅值，计算得到温度值，包括：
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测温电桥包括可由开关切换接通的至少一组参...
【专利技术属性】
技术研发人员：高尚华，薛兵，朱小毅，张兵，王晓蕾，席继楼，李江，陈阳，
申请(专利权)人：中国地震局地震预测研究所，
类型：发明
国别省市：
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