浅谈基于石英传感器的数字遥测温度系统设计

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1、分类号密级注1UDC学位论文基于石英传感器的数字遥测温度系统设计（题名和副题名）陈艾（作者姓名）指导教师姓名黄显核教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请专业学位级别硕士专业名称检测技术与自动化装置论文提交日期2008.4论文答辩日期2008.5学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2008年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科

2、技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要随着工业的不断快速发展，温度作为工业生产过程中最普遍、最重要

3、的工艺参数之一，测量要求越来越高，测量范围越来越广。我们希望在大多数情况下都能快速、准确地测量温度。特别是在一些人类不能或不便进入的场合，温度测量如何达到快速、精确、稳定、便利就成了人们近年来的研究课题。石英晶体温度传感器由于其高分辨率的特点而发展迅速，但我国的研究距离高精产业化尚远。随着电子信息产业的飞速发展,数字电路的广泛应用,对石英晶体温度传感器的数字化、小型化、高频率稳定度及一些特殊要求也越来越高。本文首先从理论上阐述了石英晶体测温的原理，并通过Christoffel方程讨论了Y切型（YXL+5º）石英晶体的频率-温度特性，结果显示在一段较宽的温度范围内

4、，Y切型（YXL+5º）石英晶体的频率都同温度成线性比例，且灵敏度高达69410/℃。唯一不足的是这种石英晶体有一定的非线性误差，我们通过迭代法对其进行了误差修正。Matlab的仿真结果显示当T=100℃时，其误差小于2.8‰℃。由这种石英晶体制成的温度传感器具有高精度、高灵敏度和高稳定性的特点，并且由于传感器输出的是频率，所以可以不用进行A/D转换而直接通过微处理器进行处理。本课题设计的数字遥测温度系统包括温度采集模块、信号处理模块、无线收发模块和显示模块。温度传感器是由Y切型（YXL+5º）石英晶体制成的，它将当前温度T转换成频率fT()输出，并经过混

5、频，得到一个较低的频率。这个频率可以直接送入单片机AT89S52计数，通过数学计算模型将计数值N转换成温度码。接着将温度码通过无线收发芯片nRF401进行收发，最后在LCD上显示出来。由于本课题设计的是遥测系统，因此抗干扰显得尤为重要，本文最后分别从硬件角度和软件角度讨论了各种抗干扰的措施。实验结果显示，本课题设计的数字遥测温度系统的分辨率为0.001℃，有效通信距离可达50米。同时说明了利用石英晶体的频率-温度特性测温的方法是可行的，并且实现了遥测，数字温度遥测系统可应用于工业检测特别是某些人类不能或不便进入的场合。关键词：石英晶体Christoffel方程频

6、率-温度特性传感器温度遥测IABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentofindustry,thetemperature,whichisoneofthemostimportantelementsinindustry,itsmeasurementisstrictlydemanded.Wehopethatwecouldmeasurethetemperaturefleetlyandaccuratelyinthemostsituations.Especiallytherearesomesituationswithouthumanbei

7、ngentrance.Quartzcrystalsensorisrapiddevelopedforitshighresolution.Butuptonow,thereisnoindustrializationofhighresolutionsensormadebyquartzcrystalinourcountryyet.So,theresearchofdigitalandsmallquartzcrystalsensoroftemperatureismoreandmoreimportant.Inthispaper,weexpoundedthetheoryoftem

8、peraturesens