本實用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種溫度傳感器及溫度測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中重要而普遍的測量參數(shù)，而溫度的變化一般通過溫度傳感器進(jìn)行測量。

溫度傳感器是一種能夠感受溫度并將溫度轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器，現(xiàn)有技術(shù)中的溫度傳感器，一般是由電阻體、絕緣套管、骨架、保護(hù)膜、安裝固定件、引出線口、接線盒等元器件組成的，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不方便生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型實施例的目的在于提供一種溫度傳感器及溫度測量系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的溫度傳感器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的問題。

第一方面，本實用新型實施例提供了一種溫度傳感器，包括：

無磁腔體；

及設(shè)置于所述無磁腔體內(nèi)的振弦和激振磁鐵；

所述振弦在所述無磁腔體內(nèi)沿所述無磁腔體的延伸方向設(shè)置，且所述振弦的一端與所述無磁腔體的一端絕緣連接，所述振弦的另一端與所述無磁腔體的另一端連接；所述激振磁鐵與所述振弦平行；

所述激振磁鐵，用于產(chǎn)生磁場；

所述振弦，用于接收激振信號，根據(jù)所述激振信號和所述激振磁鐵產(chǎn)生的磁場進(jìn)行等幅振動，并輸出振動產(chǎn)生的頻率信號。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，其中，還包括設(shè)置于所述無磁腔體內(nèi)的絕緣頭；

所述振弦的一端通過所述絕緣頭與所述無磁腔體的一端絕緣連接。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，其中，還包括設(shè)置于所述無磁腔體內(nèi)的激振電路：

所述激振電路與所述振弦連接；

所述激振電路，用于產(chǎn)生激振信號，并傳輸所述激振信號給所述振弦，以及接收所述振弦振動產(chǎn)生的頻率信號。

結(jié)合第方面至第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中任意一項，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，其中，所述振弦為鎢弦。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，其中，還包括輔助固定件；

所述振弦的另一端焊接在所述輔助固定件上，所述輔助固定件與所述無磁腔體的一端連接。

結(jié)合第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式，其中，所述輔助固定件與所述無磁腔體的一端通過螺栓連接。

結(jié)合第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第六種可能的實現(xiàn)方式，其中，所述輔助固定件為銅片或者鐵片。

結(jié)合第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式，其中，所述鎢弦的橫截面的形狀為圓形；

所述橫截面的直徑為0.04mm。

結(jié)合第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第八種可能的實現(xiàn)方式，其中，所述鎢弦的長度為12mm-14mm。

第二方面，本實用新型實施例提供了一種溫度測量系統(tǒng)，包括頻率計和上述第一方面所述的溫度傳感器；

所述頻率計與所述溫度傳感器連接，用于測量所述溫度傳感器輸出的頻率信號。

本實用新型實施例提供的溫度傳感器及溫度測量系統(tǒng)，該溫度傳感器包括無磁腔體及設(shè)置于所述無磁腔體內(nèi)的振弦和激振磁鐵，振弦在無磁腔體內(nèi)沿所述無磁腔體的延伸方向設(shè)置，且所述振弦的一端與所述無磁腔體的一端絕緣連接，所述振弦的另一端與所述無磁腔體的另一端連接；所述激振磁鐵與所述振弦平行；所述激振磁鐵，用于產(chǎn)生磁場；所述振弦，用于接收激振信號，根據(jù)所述激振信號和所述激振磁鐵產(chǎn)生的磁場進(jìn)行等幅振動，并輸出振動產(chǎn)生的頻率信號，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)方便。

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了本實用新型實施例所提供的溫度傳感器的第一方向的剖視圖；

圖2示出了本實用新型實施例所提供的溫度傳感器的第二方向的剖視圖；

圖3示出了本實用新型實施例所提供的溫度傳感器中，激振電路的電路圖；

圖4示出了本實用新型實施例所提供的溫度測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：100-無磁腔體；110-振弦；120-激振磁鐵；130-激振電路；140-絕緣頭；150-輔助固定件；160-導(dǎo)線；410-頻率計；420-溫度傳感器。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├绢I(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

考慮到現(xiàn)有技術(shù)中的溫度傳感器，一般是由電阻體、絕緣套管、骨架、保護(hù)膜、安裝固定件、引出線口、接線盒等元器件組成的，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不方便生產(chǎn)?；诖?，本實用新型實施例提供了一種溫度傳感器及溫度測量系統(tǒng)，下面通過實施例進(jìn)行描述。

參考圖1所示，本實用新型實施例提供了一種溫度傳感器，該溫度傳感器包括無磁腔體100；

及設(shè)置于無磁腔體100內(nèi)的振弦110和激振磁鐵120；

振弦110在無磁腔體100內(nèi)沿?zé)o磁腔體100的延伸方向設(shè)置，且振弦110的一端與無磁腔體100的一端絕緣連接，振弦110的另一端與無磁腔體100的另一端連接；

激振磁鐵120與振弦110平行；

上述激振磁鐵120，用于產(chǎn)生磁場；

上述振弦110，用于接收激振信號，根據(jù)上述激振信號和激振磁鐵120產(chǎn)生的磁場進(jìn)行等幅振動，并輸出產(chǎn)生的頻率信號。

上述，振弦110和無磁腔體100分別是由不同材料制成的，即振弦110和無磁腔體100的熱膨脹系數(shù)不同，優(yōu)選的，上述無磁腔體100可以是由不銹鋼材料制成的。

具體的，上述振弦110的另一端與無磁腔體100的另一端之間的連接可以是焊接，即振弦110的另一端直接焊接在無磁腔體100的另一端。

本實用新型實施例提供的溫度傳感器，包括無磁腔體100，及設(shè)置于無磁腔體100內(nèi)的振弦110和激振磁鐵120，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)方便。

優(yōu)選的，上述振弦110為鎢弦。

在本實用新型實施例中，上述鎢弦的橫截面的形狀為圓形；

且橫截面的直徑為0.04mm。

優(yōu)選的，本實用新型實施例中的鎢弦的長度為12mm-14mm，即鎢弦的長度很短，使得本實用新型實施例中的溫度傳感器的尺寸較小。

在本實用新型實施例中，振弦110緊繃設(shè)置在無磁腔體100內(nèi)。

當(dāng)采用本實用新型實施例提供的溫度傳感器在測量溫度時，當(dāng)被測環(huán)境的溫度發(fā)生變化時，由于無磁腔體100和振弦110的熱膨脹系數(shù)不同，會導(dǎo)致振弦110和無磁腔體100產(chǎn)生不同的應(yīng)變量，進(jìn)而使得振弦110受到的張力發(fā)生變化，從而使得振弦110在磁場中振動時產(chǎn)生的頻率信號發(fā)生變化，通過測量本實用新型實施例中的溫度傳感器輸出的頻率信號，即可確定出被測環(huán)境的溫度變化量。

具體的，振弦110在振動時產(chǎn)生的頻率和被測環(huán)境的溫度變化的函數(shù)關(guān)系如公式(1)所述：

其中，在公式(1)中，f表示振弦110在振動時產(chǎn)生的頻率，L為振弦110的長度，E為振弦110的彈性模量，ε₀為振弦110的初始應(yīng)變量，α_k為無磁腔體100的熱膨脹系數(shù)，α_c為振弦110的熱膨脹系數(shù)，Δt為被測環(huán)境的溫度變化，單位為攝氏度(℃)。

在本實用新型實施例中，激振磁鐵120為永磁體，激振磁鐵120產(chǎn)生磁場，振弦110在激勵信號的作用下在激振磁鐵120產(chǎn)生的磁場中進(jìn)行等幅振動，在被測環(huán)境溫度應(yīng)變量不同時，振弦110受到的張力不同，使得振弦110進(jìn)行等幅振動時產(chǎn)生的頻率不同。

具體的，上述激振磁鐵120可以設(shè)置在振弦110的下方。

上述激振磁鐵120可以為U型、馬蹄形等形狀，激振磁鐵120和振弦110之間的位置關(guān)系如圖2所示。

圖2為本實用新型實施例中的溫度傳感器的橫截面的截面圖，振弦110設(shè)置在激振磁鐵120的凹槽內(nèi)，且該溫度傳感器的無磁腔體100為圓拱形。

當(dāng)然，上述圖2只是示出了其中一種可能的截面圖，并沒有限定無磁腔體100和激振磁鐵120的具體形狀。

如圖1所示，本實用新型實施例提供的溫度傳感器還包括設(shè)置于無磁腔體100內(nèi)的絕緣頭140；

振弦110的一端通過絕緣頭140與無磁腔體100的一端絕緣連接。

具體的，可以是振弦110的一端與絕緣頭140連接，而絕緣頭140設(shè)置在無磁腔體100的一端上，這樣，實現(xiàn)了振弦110的一端與無磁腔體100的絕緣連接。

上述絕緣頭140是由絕緣材料制成的，絕緣頭140的形狀任意，比如說，長方形、圓柱形等均可。

由于振弦110很細(xì)，如果直接將振弦110與無磁腔體100的另一端連接，很不方便，因此，為了方便振弦110與無磁腔體100的另一端的連接，如圖1所示，本實用新型實施例提供的溫度傳感器還包括輔助固定件150；

振弦110的另一端焊接在輔助固定件150上，輔助固定件150與無磁腔體100的一端連接。

具體的，上述輔助固定件150與無磁腔體100的一端通過螺栓連接。

當(dāng)然，除此之外，上述輔助固定件150還可以直接焊接在無磁腔體100的一端上，或者是通過其他方式連接在無磁腔體100的一端上，本實用新型實施例并不對輔助固定件150與無磁腔體100的具體連接方式進(jìn)行限定，只要可以連接在無磁腔體100上即可。

優(yōu)選的，上述輔助固定件150為銅片或者鐵片。

在本實用新型實施例中，振弦110開始振動后，由于阻尼作用，振弦110的振動會逐漸衰減下來。為了維持振弦110進(jìn)行穩(wěn)定的等幅振動，需要在振弦110的振動過程中給予振弦110能量補償，即振弦110需要接收激勵信號，因此，如圖1所示，本實用新型實施例提供的溫度傳感器還包括設(shè)置于無磁腔體100內(nèi)的激振電路130；

上述激振電路130與振弦110連接；

上述激振電路130，用于產(chǎn)生激振信號，并傳輸激振信號給振弦110，以及接收振弦110振動產(chǎn)生的頻率信號。

具體的，激振電路130接收振弦110振動產(chǎn)生的頻率信號，對該頻率信號進(jìn)行放大，該放大信號中的一部分用來維持振弦110的等幅振動，另一部分通過導(dǎo)線160輸出。

優(yōu)選的，上述激振電路130與振弦110連接在絕緣頭140的一端連接。

本實用新型實施例中的激振電路130輸出的頻率信號幅度較大，頻率信號的信噪比較高，適合于遠(yuǎn)程測量。

在本實用新型實施例中，可以將激振電路130做成小尺寸的固定電路，設(shè)置在無磁腔體100內(nèi)。

除此之外，上述激振電路130還可以設(shè)置在無磁腔體100外面，只要與振弦110連接即可。

本實用新型實施例所采用的激振電路130的電路圖如圖3所示，該激振電路130包括T1、T2和T3三個三極管，C1、C2、C3、C4、C5和C6六個電容，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8八個電阻，振弦110的一端和三極管T1的發(fā)射極連接，當(dāng)振弦110起振時，會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，且感應(yīng)電動勢從T1的發(fā)射極輸入，然后，將其放大信號中的一部分，由T2發(fā)射極經(jīng)電容C3和電阻R4耦合到T1發(fā)射極，構(gòu)成了正反饋。用正反饋一部分電能來補償回路的阻尼，維持振弦110進(jìn)行等幅振動，另外，輸出振弦110振動時產(chǎn)生的頻率信號。

另外，在本實用新型實施例提供的溫度傳感器上，還可以設(shè)置通信器件，該通信器件與激振電路130連接，接收激振電路130輸出的頻率信號，并將該頻率信號發(fā)送給頻率計，由頻率計對該頻率信號進(jìn)行測量，這樣可以實現(xiàn)頻率信號的遠(yuǎn)程測量。

具體的，上述通信器件可以是無線保真(Wireless-Fidelity，WIFI)網(wǎng)絡(luò)器件、第三代移動通信技術(shù)(3rd-Generation，3G)網(wǎng)絡(luò)器件等。

另外，求取上述公式(1)中頻率信號的平方，可以得到：

求取上述公式(2)對溫度變化Δt的導(dǎo)數(shù)，可以得出：

上述公式(3)為溫度傳感器的分辨率。

其中，在一種具體的實施方式中，采用的無磁腔體100為無磁鋼腔體，鎢弦的長為13mm，在自然環(huán)境下連續(xù)測量了260天，根據(jù)測量結(jié)果確定的分辨率為26Hz/℃，而在該具體實施方式中，溫度傳感器的理論分辨率為22Hz/℃,理論分辨率和實際分辨率基本接近。

本實用新型實施例提供的溫度傳感器，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)方便。

參考圖4所示，本實用新型實施例還提供了一種溫度測量系統(tǒng)，該溫度測量系統(tǒng)包括頻率計410和上述實施例提供的溫度傳感器420；

頻率計410與溫度傳感器420連接，用于測量溫度傳感器輸出的頻率信號。

在本實用新型實施例中，上述溫度測量系統(tǒng)還可以包括測量終端，該測量終端與頻率計連接，接收頻率計傳輸?shù)念l率測量結(jié)果，由測量終端根據(jù)上述頻率測量結(jié)果，以及公式(1)計算出被測量環(huán)境的溫度變化。

具體的，上述監(jiān)測終端可以和頻率計有線連接，也可以和頻率計通過無線網(wǎng)絡(luò)連接。

上述無線網(wǎng)絡(luò)可以是WI-FI網(wǎng)絡(luò)或者3G網(wǎng)絡(luò)等。

本實用新型實施例提供的溫度測量系統(tǒng)，包括溫度傳感器和頻率計，溫度傳感器結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)方便。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

最后應(yīng)說明的是：以上所述實施例，僅為本實用新型的具體實施方式，用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制，本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型實施例技術(shù)方案的精神和范圍。都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。