石英调谐温度传感器一种高精度，近数字温度传感器，带有频率信号。使用石英音叉谐振器作为热元件，将环境温度变化转换为石英音叉谐振器的谐振频率变化。了测试传感器特性，开发了基于LabVIEW的功能测试系统，为进一步优化传感器性能奠定了基础。验结果表明，该传感器的灵敏度是2979赫兹/℃，0023％的滞后，所述非线性误差的0019％和005℃的温度范围为0℃时的分辨率传感器具有体积小，灵敏度高，稳定性好的优点。测试系统数据准确可靠，性能稳定，为传感器特性提供了切实可行的解决方案。Diapason与石英;温度传感器; LabVIEW的; DOI测试系统：1015938 / jjhust201702009分类号：TP2129文件参考号：A ID：一〇〇七年至2683年（2017年）02-0044-06Résumé：温度传感器音叉石英（QTFTS）的一种数字温度传感器的高精度，具有数字信号输出，并使用谐振石英音叉设备作为热应用。
可以转换的石英音叉谐振器的谐振频率变化的环境温度的变化来研究的特点和提供理论基础上进一步优化传感器，用于基于LabVIEW QTFTS测试系统已开发成功。验结果表明，在一个温度范围在0℃至100℃，该传感器具有2979Hz的高的热灵敏度/℃，0023％，0019％的线性度的滞后程度以及005℃下的分辨率分别。果表明，该传感器具有以下优点：占地面积小，成本低，精度高等。系统具有良好的稳定性和可靠性。也是测试传感器特性的实用解决方案。键词：石英音叉;温度传感器; LabVIEW的;测试系统简介温度传感器是最常用的，它代表所有传感器。感器市场总需求量的40％以上，广泛应用于生产各种领域，如国防工程，空间技术，冶金，电子，食品，医药和石化[1]。度传感器将非电气物理量转换为电量以进行温度测量。统的工业温度传感器可以根据材料和电子元件时，先用良好的精度和温度测量的稳定性的特性而分为铂电阻和热电偶，但功耗是很重要的，因此需要A / D转换器和微处理器。接将失去测量精度，因为后者需要具有低灵敏度和高非线性的恒定温度参考源。叉石英温度传感器执行检测温度是由于石英的频率和温度特性，并且输出是信号fréquence.Il具有高灵敏度，高的抗干扰能力强，大测量精度可以直接连接到微处理器而无需A / N转换。他优点在精密温度测量领域发挥着重要作用[2-4]。了准确测试石英音叉温度传感器的特性，有必要开发一种性能稳定，可操作性高的测试系统。前，市场上的传感器特性测试系统由示波器，频率计，恒温槽等设备辅助。法显示测试结果，需要额外的计算才能完成传感器特性的分析。LabVIEW（虚拟实验室仪器实验室）传感器性能测试系统为测试工业和学术界的传感器特性提供了一种新的解决方案：传感器转换的软件。器可以直接在主机上显示测试。果（如温度 – 频率特性曲线，调节方程，灵敏度等），测试结果是更直观，操作是非常容易和实用[5]。LabVIEW软件是一种广泛使用的虚拟仪器集成环境，由National Instruments使用强大的图形编程语言G（图形）语言创建。像其他的软件编程，LabVIEW是一种编程环境，专为科学家和ingénieurs.Il不仅提供数据结构，循环结构，事件处理和综合编译器，也有广泛的功能，助手，工具等它具有以下优点：简单和易于学习，效率高，界面友好，方便二次开发，功能强大的操作，直观的效果和便携性的发展，因此，它被业界和学术界所接受并广泛使用用于数据收集和过程监控。器控制，自动检测，数字信号分析和实验室研究[6-11]。于传感器的理论分析，本文开发了基于LabVIEW中，其允许实时测量，准确和快速的温度特性和频率传感器的测试系统，并且奠定基础要进一步优化传感器性能。振温度传感器石英音叉石英温度传感器的操作原理是使用一个石英音叉谐振设备作为热元件，它转换在谐振器外部的温度变化的准数字温度传感器石英音叉通过对外界温度敏感的特定机械结构。后将机械应力转换为共振频率变化，并且频率偏移用于检测外部环境中的不同物理量，即，当环境温度变化时，频率石英谐振器的谐振随频率而变化。
以通过相应的频率和温度转换来测量变化[12-14]。不同厚度的石英晶体温度传感器相比，石英音叉温度传感器具有以下优点：体积小，重量轻，可靠性高，稳定性好。此，该文献使用石英音叉谐振器作为传感器的敏感部件。为石质音叉谐振器的敏感部件的切割和振动模式利用双切割石英晶体热切割以弯曲振动模式操作。英晶体具有各向异性：通过优化石英晶体的切割角度，谐振频率可以对温度信号敏感，并且可以提高石英音叉温度传感器的灵敏度。感器采用一种类型的热切割如式切割切割双XYθΦ角度，其中θ是绕X轴的石英的旋转角度和Φ是石英晶体的旋转角度的关于Y轴，如图1所示，以便操作所述石英晶体谐振器的弯曲谐振模式，它能够进行正确地调整通过攻击石英晶体和结构参数电极[15-16]。施加AC激励电压时，石英音叉以弯曲振动模式操作。用图1中所示的电极布置。图2中，红色和蓝色区域分别代表石英音叉臂的拉伸和收缩应力，恒温阀芯因此石英音叉臂的张力是由拉力和压力引起的，如图2所示。3.石英音叉谐振器的谐振频率具有各向异性，石英音叉谐振器的振动频率取决于角度。图2所示，石英晶体的弯曲振动被简化为压电悬臂的弯曲振动。电悬臂梁的长度方向为Y轴，当石英音叉在宽度方向上弯曲和振动时，它是拉伸和拉伸的组合。缩。弯曲振动中，存在既不长也不压缩的中心部分。对。对于压电悬臂梁的弯曲振动，简化了石英晶体的弯曲振动，并且设定弯曲振动的微分方程以解决谐振频率。于长度l，宽度w和厚度h的矩形压电悬臂梁，剪切应变和束的弯曲振动的惯性力矩的影响没有被考虑。分振动方程是填充石英音叉温度传感器。Diapason谐振器，电极，外壳等。英音叉电极连接到通过激光焊接的引出电极的银线，和90种帕惰性气体氦注入和最后封装在由3毫米×8铝的金属外壳毫米。构图如图6所示[20]。感器测试系统测试系统的构建为了测试石英音叉温度传感器的特性，本文档构建了一个基于LabVIEW的测试系统。试系统包括计算机，信号调节电路，频率采集模块，恒温器，示波器和频率计。先，石英音叉温度传感器通过信号调理电路将测量的温度信号转换为频率信号，然后通过数据采集卡将频率信号发送到计算机。后通过LabVIEW软件编写的传感器测试系统分析和研究数据。了测试测试系统的稳定性和可靠性，示波器和频率被用于测量在同一时间输出频率信号，并且测量结果与更高的测试计算机的结果进行比较分析测试系统的准确性。定的测试系统的结构显示在图7 LabVIEW软件本文使用USB串行端口方法数据采集卡连接到主机计算机的设计，并通过读出的串行数据LabVIEW软件功能库的VISA库功能。取串口数据时，首先选择相应的串口，设置参数（波特率，数据位数，校验位等），然后判断是否有写入的数据在串行端口和使用值和比较功能面板获得的数据。行相应的计算，具体的串口数据流程图如图8（a）所示。LabVIEW软件编程使用模块化编程。SubVI类似于文本编程语言的功能。个子VI可以实现不同的目标。VI可用于将复杂程序分解为简单的小程序以解决问题。于LabVIEW的测试系统使用子VI来实现数据采集，计算，分析，备份和打印等功能，以及易于使用的人机界面。个漂亮的结构旨在显示测试结果并控制测试系统设备。定软件的流程图如图8（b）所示。LabVIEW编程与传统的文本语言设计不同，它使用图形编程语言进行编程。测试系统首先使用VISA函数从串口读取数据，读出由数据采集卡通过串行端口计算机发送的数据的频率，然后分析并通过数据处理软件编程。了使结果更准确的测试中，频率信号可以被重复第一测量，则具有大的误差的干扰被抑制，然后将测量结果被平均为下一次分析，作为存储数据，计算，打印和图形显示。试系统的原理图如图9所示。试结果和分析调整恒温器的温度，在0°C和100°C之间定义20个频率点，每5°收集一次数据C，等待温度恒定20分钟，每10秒收集一次数据，收集20组，将平均值作为频率测量点的频率数据。试结果如图10所示。温度在0°C和100°C之间时，谐振频率从37086 kHz降至36773 kHz，满量程输出为313 Hz。英调谐谐振温度随温度升高而降低，即它具有负温度特性，温度系数为-2979 Hz /°C，即换句话说，传感器灵敏度为2979赫兹/℃的测试结果表明，数据在该温度范围内的线性拟合的相关系数为09999和的共振频率的移位传感器与温度有很强的相关性。
阶拟合的最大偏差为006 Hz，非线性误差为0019％，表明石英音叉谐振温度传感器具有良好的线性度。了分析传感器的滞后，分别收集升温过程和传感器冷却过程的数据。试结果如图4所示。11.升温过程和冷却过程的输出频率的最大偏差值为07 719 Hz，传感器的滞后为0023％。了测试传感器的稳定性，将浴温设定在25℃，每两天检测一次，读取60个采样点的数据。体的测试结果显示在图12所示的试验结果表明，该传感器的基准频率是37008Hz和调节线性化频率偏移方程式的一阶的系数00002更多一阶系数小，稳定性越好，表明传感器具有良好的稳定性。60天试验期间，石英音叉温度传感器的老化现象与时间直接相关，石英音叉谐振温度传感器的稳定性方程为校正提供了基础。感器的实际测量结果。了进一步分析传感器的特性，分别对采样数据进行一阶自适应和二阶匹配，并且调整后的误差曲线如图4所示。一阶传感器调整的最大偏差为006Hz，0162Hz的标准偏差，005℃下的最终分辨率和0026Hz的第二订单的调整后的最大偏差，标准偏差0077Hz，最终分辨率为0025℃。果如表1所示。试结果表明，二阶系统比安装后的一阶系统更小，更精确，更接近现有的音叉温度传感器模型。
论该部分具有与输出音叉水晶石英双断作为频率信号，主要有以下四个方面:)分析的操作原理，该振动模式和之间的比的温度传感器谐振频率和传感器温度。于LabVIEW的传感器测试系统用于测试传感器的温度和频率特性。试结果：在音叉温度传感器石英具有2979 Hz的灵敏度/℃，0023％的滞后，一个0019％的非线性误差和005℃的温度范围内的分辨率同时0℃至100℃，第二次调整方法采用：测试结果表明，该系统误差是二阶的调整后最小的和最高的灵敏度，这更接近真实模型。验结果表明，该测试系统性能稳定，数据准确可靠，能够快速，科学地测量传感器特性。考文献：[1]冯关萍，理论和设备共振传感器[M]，恒温阀芯北京：清华大学出版社，2008：144〜177。2] ROGER奥里亚JORGE奥特罗LAURA冈萨雷斯等人，有限元分析电力。备音叉石英激发[J] .Sensors，2013，13：7156至7169. [3]徐军，李新，段金华等人，温度传感器音叉石英高功率和高精确度的激发。化的共振浙江大学的.Journaling的[J]：科学C，2013年，14（4）：264至274 [4]孟丽娜，LI济成，罗模型中丙并用三维模式的光束的实验研究屈曲和轴向振动的研究[J]。压电和轻，2012年，31（5）：339-344 [5] JAYAPANDIANĴSAKTHI SWARRUPĴSHEELA1行，等。成调节叉和石英调节用于低温测温系统的设计[J]。
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