[发明专利]一种高精度石英晶体温度计

说明书

技术领域

本发明属于长距离、高精度温度测量领域，尤其涉及一种高精度石英晶体温度计。

背景技术

在地震、水利、环保等行业都会涉及到对温度物理量的实时观测；特别是地震行业，对于地震前兆信息的捕捉，经过许多学者验证，地壳中(地表下几十到几百米距离)温度的异常变化，对于地震预报研究探索工作提供了非常有价值的数据。

特殊行业的较长距离温度观测，如果采用传统的观测方法有两个技术瓶颈：其一，要求高精度，如地震行业要求温度观测其分辨力达0.0001℃；其二要求信号的较长距离输送；而实现这些专业测量的前提是，测量系统，特别是温度传感器的稳定、安全的长时间连续工作。实验室的铂电阻式温度测量电桥，其分辨力与稳定性都能达到要求，但其对观测环境、测量电缆距离有着严格要求；直接将桥式测温电路应用到现场观测会出现信号衰减问题；而将测量与信号采集电路都设置于传感器内部，又很难避免由于电路自身发热导致数据干扰的问题，以及如何保证传感器内复杂电路的连续稳定运行问题。

70年代中期，美国HP研制成功了石英温度计，分辨率达到0.0001℃甚至更高，但其探头电缆仅3.7米，只适合于实验室工作，不能用于长距离实地观测。由于石英晶体温度传感器输出量为频率量，通过适当改进，其分辨力通过现代分频技术可达到0.0001℃甚至更高，且信号输出在功率一定的情况下，长距离的信号衰减不影响测量精度，不会导致测温部件的自发热等。但对于此类温度观测，如果采用传统的供电模式，即会降低传感器的运行安全性，特别是易受雷击破坏；另外测温电路随着信号传输距离的增大而发热，带来的系统误差。

因此，需要提出一种长距离、高安全性、高精度的石英晶体温度计。

发明内容

本发明的目的，主要解决传统供电方式对于井下长距离温度传感器的安全性、准确性较难同时保障的难题，为某些行业的深井高精度温度测量提供一个安全、可靠的设计方案。

本发明的高精度石英晶体温度计，包括：传感器、电缆以及主机，所述传感器的输出端与所述主机的输入端通过电缆连接，其中所述传感器为石英晶体温度传感器，用于感测温度，所述传感器的频率信号通过所述电缆传输至所述主机，所述主机用于记录频率信号进而完成数据采集。所述主机包括供电隔离模块，用于对所述传感器采用隔离供电的方式。

优选地，所述隔离供电方式为所述传感器供电地线与所述主机内其它地线相隔离。

优选地，所述电缆为单芯带屏蔽电缆，包括缆芯和屏蔽线。

优选地，所述缆芯用于传感器的供电，也用于频率信号的传输，所述屏蔽线用于保护传感器输出的频率信号不受外界干扰。

优选地，所述主机的信号输入部分根据电磁感应原理，通过变压器将所述传感器频率信号进行隔离传输。

优选地，所述主机包括信号采集模块，所述信号采集模块采用等精度频率采集方式。

本发明具有下列优点：

1、本发明的高精度石英晶体温度计采用等精度频率采集方式，可实现全量程分辨力达0.000001℃；

2、本发明采用隔离供电方式，使传感器供电地线与主机内其它地线相隔离，实现传感器防雷的效果，提高了本发明高精度石英晶体温度计的整体安全性能；同时根据电磁感应原理，本发明通过变压器线圈将频率信息直接传送至主机部分进行整形与放大，使得频率信号的完整性与电压衰减无关，这对于长距离，特别是深井温度观测来说，具有实用价值；

3、本发明所述传感器仅需两根传输线即可完成供电与信号传输，本发明所述电缆采用单芯带屏蔽电缆，使得屏蔽层既当地线、又保护信号不受外界干扰。当进行长距离信号传输时，电缆线芯可直接用钢丝代替，既满足供电与信号传输的要求，又可提高电缆的强度。

附图说明

图1是本发明石英晶体温度计的结构示意图；

图2是本发明的电缆的结构示意图；

图3本发明的主机的结构示意图；

图4是本发明的主机的传感器隔离供电示意图；

图5是本发明的主机的传感器信号返回、整形与放大的示意图。

图6是本发明的信号采集模块通过等精度测频方法进行信号采集的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好地理解本发明的研究内容而非限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的高精度石英晶体温度计主要由传感器1、电缆2及主机3三部分组成。