本发明专利技术是一种基于AT切石英晶体谐振器的温度测量仪及测量方法，该测量仪包括有金属温度探测头、AT切压电石英晶体谐振器及频率-温度转换器，AT切压电石英晶体谐振器外表面具有焊盘，金属温度探测头一端连接到该AT切压电石英晶体谐振器的焊盘，AT切压电石英晶体谐振器输出端连接于频率-温度转换器，金属温度探测头一端和被测物体接触，被测物体的温度情况将在金属温度探测头上反映出来，AT切压电石英晶体谐振器的谐振频率根据温度变化，并通过频率-温度转换器输出温度的具体数值。该测量仪及测量方法能够有效地结合AT切压电石英晶体谐振器的特殊温度-频率特性，大大提高测量精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及温度测量仪及温度测量方法，准确地说是一种基于AT切石英晶体谐振器的温度测量仪及测量方法。更具体一点，本专利技术涉及AT切石英晶体谐振器温度-频率变化特性的设计和应用。
技术介绍
温度测量仪是测温仪器类型的其中之一。根据所用测温物质的不同和测温范围的不同，有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、 辐射温度计和光测温度计、双金属温度计等。目前，温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交金刚，帮需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的， 测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。专利申请20092(^86835. 2公布了一种金属管壁温度测量仪，该金属管壁温度测量仪，包括一柔性线路板、与该柔性线路板连接的一温度传感器芯片及一主线路板，柔性线路板与一金属片热耦合为一体，主线路板上还设置有第二个温度传感器，主线路板上设置的微处理器接收并处理温度传感器芯片和第二个温度传感器测量到的数据。这种结构，通过金属片与柔性线路板的耦合来进行温度测量，具有一定的测量精确度和稳定性好，但是其测量的正确地仍然不高，难以满足某些高精度场所的使用。
技术实现思路
经研究发现，压电石英晶体是由全球储存量极多的二氧化硅(Si02)组成。如此多的原料储存量使得人造压电石英晶体成为压电行业的主要物料并且成本低。AT切压电石英晶片由于其特殊的温度-频率特性以及低成本等特点，成为制造一种温度测量仪的一个极佳的关键部分，并且这种温度测量仪的精度可以大大提高。针对上述的情况，本专利技术提出了一种基于AT切石英晶体谐振器的温度测量仪及测量方法，该测量仪及测量方法能够有效地结合AT切压电石英晶体谐振器的特殊温度-频率特性，大大提高测量精度。本专利技术的另一个目的在于提供一种基于AT切石英晶体谐振器的温度测量仪及测量方法，大该测量仪及测量方法成本低廉，能够大批量制造，便于推广和应用。为实现上述目地，本专利技术是这样实现的一种基于AT切石英晶体谐振器的温度测量仪，其特征在于该测量仪包括有金属温度探测头、AT切压电石英晶体谐振器及频率-温度转换器，AT切压电石英晶体谐振器外表面具有焊盘，金属温度探测头一端连接到该AT切压电石英晶体谐振器的焊盘，AT切压电石英晶体谐振器输出端连接于频率-温度转换器，金属温度探测头一端和被测物体接触，被测物体的温度情况将在金属温度探测头上反映出来，AT切压电石英晶体谐振器的谐振频率根据温度变化，并通过频率-温度转换器输出温度的具体数值。本温度测量仪所用的石英晶体谐振器的AT切压电石英晶片，其特征在于该晶片的切角避开了晶片的温度-频率变化特性的非敏感区，反而使用了石英晶片的温度-频率变化的敏感区，形成了温度-频率变化敏感的AT压电石英晶片，即采用温度-频率变化的敏感区的切角制作AT切压电石英晶片。由于压电石英晶体各向异性的特点，在石英晶体上按照某些方向或角度切出来的石英晶片的厚度切变谐振模式的频率随着环境温度的变化会变化很大，而按照另外一些方向切出来的石英晶片的厚度切变谐振模式的频率随着环境温度的变化会变化很小；在常规使用中，通常要求石英晶片的频率在特定的温度变化区间内随着温度的变化而尽量保持谐振频率不变或者变化小。本专利技术所使用的这种切角的选择会使AT切晶片在厚度切变谐振模式下的频率随着环境温度的变化会变化很大，本专利技术所用AT切压电石英晶片就是采用这种切角进行制作的。本高精度温度测量仪所用的石英晶体谐振器采用是特殊设计的AT切压电石英晶片真空封装而成。通常设计的AT切压电石英晶片的特性就在于该类晶片切角的选择是根据以下原则来选的所选的AT切石英晶片切角要使该晶片的谐振频率的变化在随环境温度的变化时最小化。而对于特殊设计的AT切压电石英晶片，其特殊性就在于该类晶片切角的选择是根据以下原则来选的所选的AT切石英晶片切角要使该晶片的谐振频率的变化在随环境温度的变化时最大化。特殊设计的AT切压电石英晶片再进行真空封装，真空封装就是按照石英晶体谐振器的要求在一个特定真空内将AT切压电石英晶片封装制成的。金属温度探测头可为一般的热敏感金属，也可是高灵敏度热敏感金属。其一端连接到这种特殊设计的AT切压电石英晶体谐振器的焊盘，另外一端则可和被测物体接触。金属温度探测头为扁平状，便于热量的快速传输。被测物体的温度情况在和金属温度探测头接触后，会通过金属温度探测头直接传输到这种特殊设计的AT切压电石英晶体谐振器的焊盘，然后又通过焊盘进入该谐振器的内部直接影响内部的AT切压电石英晶片，从而使该晶片的厚度切变振荡模式的频率发生相应变化。频率-温度转换器在接收到特殊设计的AT切压电石英晶体谐振器的频率变化后， 根据预先编程的频率-温度转换表输出温度的变化读数到温度数字显示屏。温度数字显示屏接收到频率-温度转换器输出的温度变化读数后，将其在显示屏上显示出来。至于所要达到的具体的测量精度可根据产品规格来确定，具体的AT切压电石英晶片的切角和厚度切变振荡模式的频率也可根据产品规格来确定。本专利技术所实现的测量方法的流程如下1.温度取样将金属温度探测头和被测物体接触，被测物体的温度情况将在金属温度探测头上反映出来。2.温-频转换AT切压电石英晶体谐振器受到金属温度探测头温度变化的影响后，该谐振器的厚度切变振荡模式的频率发生相应变化。该谐振器的一个焊盘和金属温度探测头连接，其频率输出端和频率-温度转换器连接，将频率输出给频率-温度转换器。特殊设计的AT切压电石英晶体谐振器使用非常规晶片真空封装而成。而非常规晶片来自于一种特殊的AT切压电石英晶片，其特征在于该晶片的切角避开了通常情况下同类晶片的温度-频率变化特性的非敏感区，反常地使用同类晶片的温度-频率变化的敏感区。具体的AT切压电石英晶片的切角和厚度切变振荡模式的频率可根据产品规格来确定。3.频-温转换频率-温度转换器在接收到特殊设计的AT切压电石英晶体谐振器的频率变化后，根据预先编程的频率-温度转换表输出温度的变化读数输出。更进一步，为了清楚地显示温度情况，该方法还采用温度数字显示屏对温度数值进行显示。该频率-温度转换器的一端和AT切压电石英晶体谐振器的频率输出端连接，另外一端和温度数字显示屏连接。该频率-温度转换器至少可以分辨IHz的频率变化，其输出的温度变化读数(温度数值)至少可以精确到小数点后2位数。温度显示温度数字显示屏接收到频率-温度转换器输出的温度变化读数后，将其在显示屏上显示出来。该温度数字显示屏和频率-温度转换器的一端连接。该温度数字显示屏至少可以显示小数点后2位数。综合而言，本专利技术通过AT切石英晶片的温度-频率变化这一特殊特性，实现了温度测量精度的提高。本专利技术具有测量精度高、实现简单、易于批量生产以及成本低等优点。附图说明图1为本专利技术实施的AT切角示意图。图2为本专利技术实施的AT切晶片温度-频率变化曲线图。图3为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘青健，谢东海，宋小艳，余琳，刘霞，
申请(专利权)人：应达利电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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