[发明专利]一种便携式低温温度计

说明书

技术领域

本发明属于测试测量仪表领域的温度计，特别涉及一种用于测量低温(约4K～300K，或-269℃到室温/27℃)的便携式低温温度计。

背景技术

现有低温温度计多由低温温度传感器、恒流源、精密电压表和计算机组成，由恒流源为传感器提供工作电流，用电压表测出传感器输出的电压值，再根据对此传感器预先测算的电压-温度分度表，由计算机程序查表、换算，得到被测温度。整套装置体积较大，需要交流供电，难以实现小型化，现场应用较不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够用于低温温度测量的便携式低温温度计，测量范围可达4K～300K(-269℃～27℃)。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供的便携式低温温度计，其包括：低温温度传感器、A/D转换器、恒流源、基准电阻、单片机、液晶显示屏、通讯串口器件、开关、电源稳压器和内置电池；其特征在于：所述A/D转换器件、恒流源、基准电阻、单片机、通讯串口器件、电源稳压器和内置电池置于一机壳内；所述液晶显示屏置于机壳的开槽，所述开关引出机壳的开孔；所述低温温度传感器置于机壳外；

所述内置电池经电源稳压器稳压后分别为单片机和恒流源供电；恒流源为低温温度传感器提供一个稳定电流；低温温度传感器输出的电压信号经A/D转换器转换成数字信号后由单片机读取，经单片机查询内置的分度表并转换为温度值，之后显示在液晶屏上；或者单片机将得出的温度值经通讯串口器件发送到计算机，由计算机内置软件实现温度值的记录。

上述技术方案中，根据测温场合和温度范围的不同，所述的低温温度传感器可为铂电阻温度传感器、碳电阻温度传感器、铑铁电阻温度传感器、热电偶温度传感器或二极管温度传感器等各种不同类型的传感器；如果需要，低温温度传感器可以拆下更换。

上述技术方案中，A/D转换器件为具有不少于10位精度的A/D转换集成电路，例如ADI公司的AD7705、AD7793或TI公司的ADS1247等；在精度要求不高时，也可以利用单片机内部提供的A/D转换电路；A/D转换器件与基准电阻二者中精度较差者决定整个便携式低温温度计的测试精度。

上述技术方案中，所述的恒流源、低温温度传感器与基准电阻之间的连接方式有两种方式：第一种是恒流源、低温温度传感器与基准电阻串联由低温恒流源供电；第二种是使用两个完全一致的第一恒流源和第二恒流源，其中第一恒流源为低温温度传感器供电，第二恒流源为基准电阻供电；所述恒流源使用任何常用的恒流源电路，其精度不影响测试精度。

上述技术方案中，基准电阻两端的电压作为A/D转换器件的基准电压信号；在上述技术方案中，无论基准电阻、低温温度传感器与恒流源之间的连接是按上述第一种连接方式连接还是第二种连接方式连接，由于低温温度传感器与基准电阻通过的电流完全相同，A/D转换器件测得的信号实际是低温温度传感器电阻值与基准电阻电阻值的比值，因此，恒流源本身精度并不影响测量精度；当低温温度传感器相对固定、不需要经常更换时，上述第一种连接更简单一些；当低温温度传感器需要经常更换时，采用第二种连接方式更为方便。

上述技术方案中，所述的单片机为AVR单片机、PIC单片机、51系列单片机、STM8单片机或STM32单片机。

上述技术方案中，所述液晶显示屏为笔段式液晶显示屏、点阵式液晶显示屏或彩色TFT液晶显示屏；后两者液晶显示屏与单片机的连接方式较复杂，但能显示的信息更多；也可以用LED数码管代替液晶显示屏，但其耗电量较大，电池使用时间会缩短。

上述技术方案中，所述的通讯串口器件为RS-232串口、RS-485串口或USB；如果不需要将数据输出至计算机，也可以省略通讯串口器件；当使用USB形式的通讯串口时，可以通过USB接口从计算机向本机供电，以节约电池电力；如果内置电池是充电电池时，还可以通过USB接口为内置电池充电。

上述技术方案中，通过与单片机相连的开关实现开机、关机、量程转换和显示单位转换等功能；根据需要，所述开关可为按键开关、旋钮或拨动式开关。

上述技术方案中，电源稳压电路为本发明的便携式低温温度计整机提供稳定的工作电压。内置电池可为干电池、可充电干电池、锂离子电池、磷酸铁锂电池或镉汞电池。

与现有技术相比，本发明提供的便携式低温温度计具有如下技术效果：