[发明专利]北斗授时的石英晶体温度计

说明书

(一)技术领域：

本发明北斗授时的石英晶体温度计涉及一种可以在工业环境下应用的高分辨率、高精确度、高稳定性、便于远距离传输、共享信号的温度计；经低功耗化处理也可以成为北斗导航仪和智能导航手机的附加功能，提供高分辨率、高精确度、高稳定性、便于远距离传输共享的温度信号。

(二)背景技术：

国际实用温标是以一些可复现的平衡态(定义固定点)的温度指定值，以及在国际实用温标这些固定点上分度的标准内插仪器作为基础的。1968年国际实用温标分成三个温区，分别用标准铂电阻温度计、标准铂铑(10％)铂热电偶和普朗克辐射定律来定义这些温区内的温度数值。

现有技术的石英晶体温度计的核心部件是谐振式石英晶体振荡器，其工作机制与传统的温度传感器(铂电阻温度计、热电偶温度计等)不同，其工作机制是“谐振”，不是靠分子的热运动产生的“电阻”或“电动势”。

现有技术的石英晶体振荡器，其频率——温度特性是一条颇接近直线的三次多项式曲线；a、b、c分别为一、二、三次多项式的系数，与石英晶片的切割类型及振型有关。

现有技术的石英晶体温度计至少有2个石英晶体振荡器，一个是温度为0℃的基准石英晶体振荡器，一个是用作测定温度的传感器石英晶体振荡器，由两者的频差获得被测温度；为减少基准石英晶体振荡器的频率漂移，通常把基准石英晶体振荡器置于精确控制温度的恒温箱中；即使如此，仍然有不可忽略的的基准频率漂移，现有技术的石英晶体温度计分辨率可以做到0.001K～0.0001K，但其精确度只能做到0.1K～0.05K。

北斗导航卫星系统具有精密授时功能，其秒脉冲单相授时精度(1pps)<100ns。

(三)发明内容：

所要解决的技术问题：

解决现有技术的石英晶体温度计仍然有较大的的零点漂移误差，其分辨率可以做到0.001K～0.0001K，但精确度只能做到0.1K～0.05K的问题；解决现有技术的石英晶体温度计不便于远距离传输、共享信号的问题。

解决其技术问题采用的技术方案：

本发明北斗授时的石英晶体温度计采取与现有技术完全不同的技术路线，提供一种可以在工业环境下应用的高分辨率、高精确度、高稳定性、便于远距离传输、共享信号的温度计。

本发明北斗授时的石英晶体温度计包括北斗天线(3)、北斗模块(6)、石英晶体探头(1)、振荡器(4)、高速计数器(7)、选通控制模块(8)、单片机+固体硬盘(9)、人机接口(10)、显示单元(5)；北斗天线(3)接收北斗卫星授时信号，北斗模块(6)输出高精度秒脉冲到选通控制模块(8)；选通控制模块(8)同时还接受人机接口(10)的指令，选通控制模块(8)向高速计数器(7)提供开门脉冲和关门脉冲；石英晶体探头(1)和振荡器(4)组成石英晶体振荡器输出正弦波，正弦波的频率随石英晶体探头(1)的温度而变化；高速计数器(7)前端的脉冲整形电路将正弦波转换为同频率的窄尖脉冲，高速计数器(7)在选通控制模块(8)提供的开门脉冲和关门脉冲之间的时间间隔内，精确计量窄尖脉冲数；对一个特定的石英晶体探头(1)，该窄尖脉冲频率与石英晶体探头(1)的温度单值相关；单片机+固体硬盘(9)内部存有该特定的石英晶体探头(1)的频率——温度曲线，经显示单元(5)显示温度及温度变化速率；单片机+固体硬盘(9)与DCS(2)的接口支持现场总线，符合IEC61158Ed.3现场总线标准；人机接口(10)用于接受北斗模块(6)的授时信号，确定开门脉冲和关门脉冲之间的时间间隔；经低功耗化处理成为北斗导航仪和智能导航手机的附加功能，提供高分辨率、高精确度、高稳定性、便于远距离传输共享的温度信号，参与各种需要温度信号的应用。

发明的有益效果：

·以易于获取的具有极高精度的北斗授时信号取代基准石英晶体振荡器使本发明北斗授时的石英晶体温度计由于授时精度引入的误差可以控制在不超过0.1PPM(PPM百万分之一)；

·对一台量程为-50℃到250℃的北斗授时的石英晶体温度计由于授时精度引入的误差可以控制在不超过0.03mK；

·以易于获取的具有极高精度的北斗授时信号取代基准石英晶体振荡器使本发明北斗授时的石英晶体温度计的精确度达到3mK(1968年国际实用温标使用标准铂电阻温度计分度，分度精度优于0.1mK)；

·北斗授时的石英晶体温度计提供了一种可以在工业环境下应用的高分辨率、高精确度、高稳定性、便于远距离传输、共享信号的温度计；