【技术实现步骤摘要】
本申请涉及温度传感，尤其涉及一种快速响应、频率自校准的温度传感方法及装置。
技术介绍
1、温度传感器是各种传感器中最为常用的一种，占整个传感器市场总需求量的40%以上，广泛应用于生产实践的各个领域，如空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等。石英音叉温度传感器是一种高精度准数字温度传感器，输出为频率信号。它采用石英音叉谐振器作为热敏元件，将外界温度的变化转换为石英音叉谐振器谐振频率的变化。它不仅具有线性动态范围大，并且其系统结构紧凑、成本相对较低、高q值，窄响应带宽等优点。这些优点使石英音叉温度传感器与其它温度传感方法相比更具有竞争优势，并且在许多情况下更胜一筹。
2、但是石英音叉的共振频率不仅受温度的影响，而且在长期使用后难免会受到粉尘的污染，水汽凝结、氧化等的影响，导致其共振频率漂移，无法分辨出导致频率变化的因素，导致检测准确性降低。
3、因此，亟需一种能够自动校准石英音叉频率的通过检测气体信号幅值来反演温度变化传感方法。
技术实现思路
1、本申请提供了一种快速响应、频率自校准的温度传感方法及装置，以解决通过监测频率变化来反演温度变化精度低，以及现有检测方法中石英音叉由于外界环境影响导致的频率漂移，影响检测准确性的技术问题。
2、本申请第一方面提供的快速响应、频率自校准的温度传感方法，应用于快速响应、频率自校准的温度传感装置中，快速响应、频率自校准的温度传感方法包括：激光器向石英音叉温度探测模块内发送第一检测光；其中，第一检测光中携带第一
3、在一些可行的实现方式中，数据处理模块根据参考信号的频率f和混杂拍信号的频率δf计算石英音叉的共振频率f0，包括：锁相放大器的参考信号的频率f与石英音叉的共振频率f0的差值的绝对值等于混杂拍信号的频率δf。
4、在一些可行的实现方式中，激光器向石英音叉温度探测模块内发送第一检测光，包括：激光器驱动模块向激光器发送第一驱动信号；其中，第一驱动信号的频率与第一检测光信号的频率相同；激光器根据第一驱动信号向石英音叉温度探测模块内发送第一检测光。
5、在一些可行的实现方式中，根据第二电压信号对温度进行反演之后，快速响应、频率自校准的温度传感方法还包括：确定激光器发送的实时检测光信号的频率是否包括石英音叉的实时共振频率的一半；响应于激光器发送的实时检测光信号的频率不包括石英音叉的实时共振频率的一半，重复执行激光器向石英音叉温度探测模块内发送第一检测光的步骤。
6、在一些可行的实现方式中，将第二检测光信号转换为第二电压信号，包括：石英音叉将第二检测光信号转换为第二压电电流信号，其中，气体吸收峰幅值变化引起第二压电电流信号变化；前置放大器将第二压电电流信号转换为第二电压信号。
7、在一些可行的实现方式中，根据第二电压信号对温度进行反演，包括：锁相放大器将第二电压信号进行解调；数据处理模块根据解调后的第二电压信号对温度进行反演。
8、本申请提供的快速响应、频率自校准的温度传感方法，通过差频技术对石英音叉的共振频率进行快速校准，能够消除石英音叉由于粉尘污染、水汽凝结、氧化等导致的石英音叉共振频率的漂移问题，校准效率高。使用差频技术对石英音叉的共振频率进行快速校准后，利用定频驱动技术对温度进行检测。该方法能够有效地提高温度传感装置的频率和温度的检测准确性，适用范围较广，能够广泛应用于石油化工、大气环境监测、深海深地勘测、航空航天、生物医学和食品安全等领域。
9、本申请第二方面提供的快速响应、频率自校准的温度传感装置，包括：激光器，被配置为，向石英音叉温度探测模块内发送第一检测光，其中，第一检测光中携带第一检测光信号，第一检测光信号的频率包括f/2，f为锁相放大器的参考信号的频率；石英音叉温度探测模块，与激光器相连，石英音叉温度探测模块包括石英音叉，石英音叉温度探测模块内通有固定浓度的气体，第一检测光能被气体吸收；数据处理模块，被配置为，根据参考信号的频率f和混杂拍信号的频率δf计算石英音叉的共振频率f0；其中，混杂拍信号为参考信号解调第一电压信号得到，第一电压信号为第一压电电流信号由前置放大器转换得到，第一压电电流信号为第一检测光被气体吸收产生声波，声波引起石英音叉振动产生；激光器还被配置为，向石英音叉温度探测模块内发送第二检测光；其中，第二检测光中携带第二检测光信号，第二检测光信号是频率包括f0/2的定波长信号，第二检测光能被气体吸收，温度变化引起气体吸收峰幅值变化；转换模块，被配置为，将第二检测光信号转换为第二电压信号；数据处理模块还被配置为，根据第二电压信号对温度进行反演。
10、在一些可行的实现方式中，转换模块包括前置放大器和锁相放大器；其中，石英音叉还被配置为，将第二检测光信号转换为第二压电电流信号，其中，气体吸收峰幅值变化引起第二压电电流信号变化；前置放大器还被配置为，将第二压电电流信号转换为第二电压信号；锁相放大器被配置为，解调第二电压信号。
11、在一些可行的实现方式中，快速响应、频率自校准的温度传感装置还包括：激光器驱动模块，一端与激光器相连，激光器驱动模块被配置为，向激光器发送驱动信号；另一端与数据处理模块相连，激光器驱动模块还被配置为，响应于激光器发送的实时检测光信号的频率不包括石英音叉的实时共振频率的一半，激光器向石英音叉温度探测模块内发送第一检测光。
12、在一些可行的实现方式中，快速响应、频率自校准的温度传感装置还包括：计算机，与数据处理模块相连，被配置为，显示温度的检测结果。
13、可以理解地，第二方面所提供的快速响应、频率自校准的温度传感装置采用第一方面所提供的快速响应、频率自校准的温度传感方法，因此，其所能达到的有益效果可参考第一方面，此处不再赘述。
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1.一种快速响应、频率自校准的温度传感方法，其特征在于，应用于一种快速响应、频率自校准的温度传感装置中，所述快速响应、频率自校准的温度传感方法包括：
2.根据权利要求1所述的快速响应、频率自校准的温度传感方法，其特征在于，所述数据处理模块根据所述参考信号的频率f和混杂拍信号的频率Δf计算所述石英音叉的共振频率f0，包括：
3.根据权利要求1所述的快速响应、频率自校准的温度传感方法，其特征在于，所述激光器向石英音叉温度探测模块内发送第一检测光，包括：
4.根据权利要求3所述的快速响应、频率自校准的温度传感方法，其特征在于，所述根据所述第二电压信号对所述温度进行反演之后，所述快速响应、频率自校准的温度传感方法还包括：
5.根据权利要求1所述的快速响应、频率自校准的温度传感方法，其特征在于，所述将所述第二检测光信号转换为第二电压信号，包括：
6.根据权利要求1所述的快速响应、频率自校准的温度传感方法，其特征在于，所述根据所述第二电压信号对所述温度进行反演，包括：
7.一种快速响应、频率自校准的温度传感装置，其特征在
8.根据权利要求7所述的快速响应、频率自校准的温度传感装置，其特征在于，
9.根据权利要求7所述的快速响应、频率自校准的温度传感装置，其特征在于，所述快速响应、频率自校准的温度传感装置还包括：
10.根据权利要求7所述的快速响应、频率自校准的温度传感装置，其特征在于，所述快速响应、频率自校准的温度传感装置还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种快速响应、频率自校准的温度传感方法，其特征在于，应用于一种快速响应、频率自校准的温度传感装置中，所述快速响应、频率自校准的温度传感方法包括：
2.根据权利要求1所述的快速响应、频率自校准的温度传感方法，其特征在于，所述数据处理模块根据所述参考信号的频率f和混杂拍信号的频率δf计算所述石英音叉的共振频率f0，包括：
3.根据权利要求1所述的快速响应、频率自校准的温度传感方法，其特征在于，所述激光器向石英音叉温度探测模块内发送第一检测光，包括：
4.根据权利要求3所述的快速响应、频率自校准的温度传感方法，其特征在于，所述根据所述第二电压信号对所述温度进行反演之后，所述快速响应、频率自校准的温度传感方法还包括：
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：张秦端，李栋，邵景文，陈英奇，魏玉宾，张婷婷，刘冠铖，顾业峰，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：
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