CN109828151A - 一种石英钟双晶振温度补偿校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石英钟双晶振温度补偿校准方法，包括如下步骤：S1：首先进行晶体振荡器的调试，S2：利用外部控制中心直接控制用于数字温度补偿晶体振荡器的生产调测系统进入调测工作，S3：初始化石英钟双晶体振荡器的内部负载电容，S4：在步骤S3的基础上根据计算和优化的温度补偿网络参数值，S5：利用温度补偿网络对晶体振荡器进行温度补偿，该方法步骤明确，在进行石英钟双晶振温度补偿校准之前对校准的晶体振荡器进行测试与调节，这样便能够极大的提高校准精度，同时温度补偿校准的步骤采用多个公式计算，高效且快速。
Description
技术领域
本发明涉及晶体振荡器技术领域，尤其涉及一种石英钟双晶振温度补偿校准方法。
背景技术
晶体振荡器是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片，石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振，而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。在石英钟双晶振方面往往需要对其进行温度补偿校准，传统的温度补偿校准方法步骤复杂，而且温度补偿校准精度低下。
发明内容
本发明提出了一种石英钟双晶振温度补偿校准方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明提出了一种石英钟双晶振温度补偿校准方法，包括如下步骤：
S1：首先进行晶体振荡器的调试，将需要进行温度补偿校准的晶体振荡器放置于高低温试验箱内的放置板上，随后进行其本身的系统功能检测，利用外部控制中心检查用于数字温度补偿石英钟双晶体振荡器的生产调测系统的频率测量功能，将所有待测晶体振荡器设置进入调试模式，并且检查外部系统能否与待测晶体振荡器建立通信；
S2：利用外部控制中心直接控制用于数字温度补偿晶体振荡器的生产调测系统进入调测工作，对所有放置好的待测晶体振荡器进行频率调测，并且将调测好的数据进行拟合、转化，然后将转化后的数据分别写入对应的待测晶体振荡器，完成上述步骤后控制中心直接控制用于数字温度补偿晶体振荡器的生产调测系统进入检测工作，对所有放置好的待测晶体振荡器进行频率检测，并且筛选出不合格的晶体振荡器；
S3：初始化石英钟双晶体振荡器的内部负载电容，随后确定石英钟双晶体振荡器的频率精度温度特性曲线，紧接着测量未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线以及测量参考热敏电阻的电阻温度特性曲线，根据未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线和参考热敏电阻的电阻温度特性，计算和优化温度补偿网络参数值，所述温度补偿网络参数值的计算和优化；
S4：在步骤S3的基础上根据计算和优化的温度补偿网络参数值，选取匹配的元件，组建温度补偿网络；
S5：利用温度补偿网络对晶体振荡器进行温度补偿，并测试补偿后的晶体振荡器频率温度特性。
优选的：在步骤S1中高低温试验箱需要设置运行程式，其中运行程式包括恒温段与变温段，且恒温段的温度为调测温度点，在0～100℃的温度范围内按照相应的温度间隔设置调测温度点。
优选的：步骤S3的处理步骤如下：
A1：根据温度补偿网络中待优化固定电阻以及待选热敏电阻建立温度补偿网络随温度变化的电压函数；
A2：待选热敏电阻利用模型进行计算,其中K(R,B)为与参考热敏电阻的额定阻值R和常数B相关的比例系数，为参考热敏电阻的实测值，N为温度测试点数，R 1×N和均为N维行向量；
A3：利用所述未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线数据值和所述电压函数求方差，以获得目标函数Δ；
A4：利用遗传算法，对目标函数进行多次迭代，当目标函数Δ小于允许的误差Δ*或设定的最大迭代次数时，迭代终止，最后获得待优化的固定电阻及热敏电阻的优化值。
优选的：步骤S1与S2中的外部控制中心通过调测数据通信总线与主控板上的调测数据通信总线端口相连，所述外部控制中心通过高低温试验箱控制总线与高低温试验箱相连，每个频率测量板通过待测频率信号传输线连接信号转接板，并通过信号转接板连接对应的放置板，每个频率测量板通过底板走线与主控板相连。
优选的：步骤S3中的电阻温度特性通过将连有参考热敏电阻的测试电路放入温箱中，通过在不同温度下测量参考热敏电阻的电阻值，获得参考热敏电阻的电阻温度特性。
优选的：步骤S3的测试电路中固定电阻在0～5000Ω。
本发明提出的一种石英钟双晶振温度补偿校准方法，有益效果在于：该方法步骤明确，在进行石英钟双晶振温度补偿校准之前对校准的晶体振荡器进行测试与调节，这样便能够极大的提高校准精度，同时温度补偿校准的步骤采用多个公式计算，高效且快速。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明做进一步说明。
实施例1
本发明提出了一种石英钟双晶振温度补偿校准方法，包括如下步骤：
S1：首先进行晶体振荡器的调试，将需要进行温度补偿校准的晶体振荡器放置于高低温试验箱内的放置板上，随后进行其本身的系统功能检测，利用外部控制中心检查用于数字温度补偿石英钟双晶体振荡器的生产调测系统的频率测量功能，将所有待测晶体振荡器设置进入调试模式，并且检查外部系统能否与待测晶体振荡器建立通信；
S2：利用外部控制中心直接控制用于数字温度补偿晶体振荡器的生产调测系统进入调测工作，对所有放置好的待测晶体振荡器进行频率调测，并且将调测好的数据进行拟合、转化，然后将转化后的数据分别写入对应的待测晶体振荡器，完成上述步骤后控制中心直接控制用于数字温度补偿晶体振荡器的生产调测系统进入检测工作，对所有放置好的待测晶体振荡器进行频率检测，并且筛选出不合格的晶体振荡器；
S3：初始化石英钟双晶体振荡器的内部负载电容，随后确定石英钟双晶体振荡器的频率精度温度特性曲线，紧接着测量未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线以及测量参考热敏电阻的电阻温度特性曲线，根据未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线和参考热敏电阻的电阻温度特性，计算和优化温度补偿网络参数值，所述温度补偿网络参数值的计算和优化；
S4：在步骤S3的基础上根据计算和优化的温度补偿网络参数值，选取匹配的元件，组建温度补偿网络；
S5：利用温度补偿网络对晶体振荡器进行温度补偿，并测试补偿后的晶体振荡器频率温度特性。
在步骤S1中高低温试验箱需要设置运行程式，其中运行程式包括恒温段与变温段，且恒温段的温度为调测温度点，在0～100℃的温度范围内按照相应的温度间隔设置调测温度点。
步骤S3的处理步骤如下：
A1：根据温度补偿网络中待优化固定电阻以及待选热敏电阻建立温度补偿网络随温度变化的电压函数；
A2：待选热敏电阻利用模型进行计算,其中K(R,B)为与参考热敏电阻的额定阻值R和常数B相关的比例系数，为参考热敏电阻的实测值，N为温度测试点数，R 1×N和均为N维行向量；
A3：利用所述未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线数据值和所述电压函数求方差，以获得目标函数Δ；
A4：利用遗传算法，对目标函数进行多次迭代，当目标函数Δ小于允许的误差Δ*或设定的最大迭代次数时，迭代终止，最后获得待优化的固定电阻及热敏电阻的优化值。
步骤S1与S2中的外部控制中心通过调测数据通信总线与主控板上的调测数据通信总线端口相连，所述外部控制中心通过高低温试验箱控制总线与高低温试验箱相连，每个频率测量板通过待测频率信号传输线连接信号转接板，并通过信号转接板连接对应的放置板，每个频率测量板通过底板走线与主控板相连。
步骤S3中的电阻温度特性通过将连有参考热敏电阻的测试电路放入温箱中，通过在不同温度下测量参考热敏电阻的电阻值，获得参考热敏电阻的电阻温度特性。
步骤S3的测试电路中固定电阻在5000Ω。
实施例2
本发明提出了一种石英钟双晶振温度补偿校准方法，包括如下步骤：
S1：首先进行晶体振荡器的调试，将需要进行温度补偿校准的晶体振荡器放置于高低温试验箱内的放置板上，随后进行其本身的系统功能检测，利用外部控制中心检查用于数字温度补偿石英钟双晶体振荡器的生产调测系统的频率测量功能，将所有待测晶体振荡器设置进入调试模式，并且检查外部系统能否与待测晶体振荡器建立通信；
S2：利用外部控制中心直接控制用于数字温度补偿晶体振荡器的生产调测系统进入调测工作，对所有放置好的待测晶体振荡器进行频率调测，并且将调测好的数据进行拟合、转化，然后将转化后的数据分别写入对应的待测晶体振荡器，完成上述步骤后控制中心直接控制用于数字温度补偿晶体振荡器的生产调测系统进入检测工作，对所有放置好的待测晶体振荡器进行频率检测，并且筛选出不合格的晶体振荡器；
S3：初始化石英钟双晶体振荡器的内部负载电容，随后确定石英钟双晶体振荡器的频率精度温度特性曲线，紧接着测量未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线以及测量参考热敏电阻的电阻温度特性曲线，根据未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线和参考热敏电阻的电阻温度特性，计算和优化温度补偿网络参数值，所述温度补偿网络参数值的计算和优化；
S4：在步骤S3的基础上根据计算和优化的温度补偿网络参数值，选取匹配的元件，组建温度补偿网络；
S5：利用温度补偿网络对晶体振荡器进行温度补偿，并测试补偿后的晶体振荡器频率温度特性。
在步骤S1中高低温试验箱需要设置运行程式，其中运行程式包括恒温段与变温段，且恒温段的温度为调测温度点，在0～100℃的温度范围内按照相应的温度间隔设置调测温度点。
步骤S3的处理步骤如下：
A1：根据温度补偿网络中待优化固定电阻以及待选热敏电阻建立温度补偿网络随温度变化的电压函数；
A2：待选热敏电阻利用模型进行计算,其中K(R,B)为与参考热敏电阻的额定阻值R和常数B相关的比例系数，为参考热敏电阻的实测值，N为温度测试点数，R 1×N和均为N维行向量；
A3：利用所述未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线数据值和所述电压函数求方差，以获得目标函数Δ；
A4：利用遗传算法，对目标函数进行多次迭代，当目标函数Δ小于允许的误差Δ*或设定的最大迭代次数时，迭代终止，最后获得待优化的固定电阻及热敏电阻的优化值。
步骤S1与S2中的外部控制中心通过调测数据通信总线与主控板上的调测数据通信总线端口相连，所述外部控制中心通过高低温试验箱控制总线与高低温试验箱相连，每个频率测量板通过待测频率信号传输线连接信号转接板，并通过信号转接板连接对应的放置板，每个频率测量板通过底板走线与主控板相连。
步骤S3中的电阻温度特性通过将连有参考热敏电阻的测试电路放入温箱中，通过在不同温度下测量参考热敏电阻的电阻值，获得参考热敏电阻的电阻温度特性。
步骤S3的测试电路中固定电阻在0Ω。
实施例3
本发明提出了一种石英钟双晶振温度补偿校准方法，包括如下步骤：
S1：首先进行晶体振荡器的调试，将需要进行温度补偿校准的晶体振荡器放置于高低温试验箱内的放置板上，随后进行其本身的系统功能检测，利用外部控制中心检查用于数字温度补偿石英钟双晶体振荡器的生产调测系统的频率测量功能，将所有待测晶体振荡器设置进入调试模式，并且检查外部系统能否与待测晶体振荡器建立通信；
S2：利用外部控制中心直接控制用于数字温度补偿晶体振荡器的生产调测系统进入调测工作，对所有放置好的待测晶体振荡器进行频率调测，并且将调测好的数据进行拟合、转化，然后将转化后的数据分别写入对应的待测晶体振荡器，完成上述步骤后控制中心直接控制用于数字温度补偿晶体振荡器的生产调测系统进入检测工作，对所有放置好的待测晶体振荡器进行频率检测，并且筛选出不合格的晶体振荡器；
S3：初始化石英钟双晶体振荡器的内部负载电容，随后确定石英钟双晶体振荡器的频率精度温度特性曲线，紧接着测量未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线以及测量参考热敏电阻的电阻温度特性曲线，根据未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线和参考热敏电阻的电阻温度特性，计算和优化温度补偿网络参数值，所述温度补偿网络参数值的计算和优化；
S4：在步骤S3的基础上根据计算和优化的温度补偿网络参数值，选取匹配的元件，组建温度补偿网络；
S5：利用温度补偿网络对晶体振荡器进行温度补偿，并测试补偿后的晶体振荡器频率温度特性。
在步骤S1中高低温试验箱需要设置运行程式，其中运行程式包括恒温段与变温段，且恒温段的温度为调测温度点，在0～100℃的温度范围内按照相应的温度间隔设置调测温度点。
步骤S3的处理步骤如下：
A1：根据温度补偿网络中待优化固定电阻以及待选热敏电阻建立温度补偿网络随温度变化的电压函数；
A2：待选热敏电阻利用模型进行计算,其中K(R,B)为与参考热敏电阻的额定阻值R和常数B相关的比例系数，为参考热敏电阻的实测值，N为温度测试点数，R 1×N和均为N维行向量；
A3：利用所述未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线数据值和所述电压函数求方差，以获得目标函数Δ；
A4：利用遗传算法，对目标函数进行多次迭代，当目标函数Δ小于允许的误差Δ*或设定的最大迭代次数时，迭代终止，最后获得待优化的固定电阻及热敏电阻的优化值。
步骤S1与S2中的外部控制中心通过调测数据通信总线与主控板上的调测数据通信总线端口相连，所述外部控制中心通过高低温试验箱控制总线与高低温试验箱相连，每个频率测量板通过待测频率信号传输线连接信号转接板，并通过信号转接板连接对应的放置板，每个频率测量板通过底板走线与主控板相连。
步骤S3中的电阻温度特性通过将连有参考热敏电阻的测试电路放入温箱中，通过在不同温度下测量参考热敏电阻的电阻值，获得参考热敏电阻的电阻温度特性。
步骤S3的测试电路中固定电阻在1000Ω。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种石英钟双晶振温度补偿校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：首先进行晶体振荡器的调试，将需要进行温度补偿校准的晶体振荡器放置于高低温试验箱内的放置板上，随后进行其本身的系统功能检测，利用外部控制中心检查用于数字温度补偿石英钟双晶体振荡器的生产调测系统的频率测量功能，将所有待测晶体振荡器设置进入调试模式，并且检查外部系统能否与待测晶体振荡器建立通信；
S2：利用外部控制中心直接控制用于数字温度补偿晶体振荡器的生产调测系统进入调测工作，对所有放置好的待测晶体振荡器进行频率调测，并且将调测好的数据进行拟合、转化，然后将转化后的数据分别写入对应的待测晶体振荡器，完成上述步骤后控制中心直接控制用于数字温度补偿晶体振荡器的生产调测系统进入检测工作，对所有放置好的待测晶体振荡器进行频率检测，并且筛选出不合格的晶体振荡器；
S3：初始化石英钟双晶体振荡器的内部负载电容，随后确定石英钟双晶体振荡器的频率精度温度特性曲线，紧接着测量未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线以及测量参考热敏电阻的电阻温度特性曲线，根据未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线和参考热敏电阻的电阻温度特性，计算和优化温度补偿网络参数值，所述温度补偿网络参数值的计算和优化；
S4：在步骤S3的基础上根据计算和优化的温度补偿网络参数值，选取匹配的元件，组建温度补偿网络；
S5：利用温度补偿网络对晶体振荡器进行温度补偿，并测试补偿后的晶体振荡器频率温度特性。
2.根据权利要求1所述的一种石英钟双晶振温度补偿校准方法，其特征在于：在步骤S1中高低温试验箱需要设置运行程式，其中运行程式包括恒温段与变温段，且恒温段的温度为调测温度点，在0～100℃的温度范围内按照相应的温度间隔设置调测温度点。
3.根据权利要求1所述的一种石英钟双晶振温度补偿校准方法，其特征在于：步骤S3的处理步骤如下：
A1：根据温度补偿网络中待优化固定电阻以及待选热敏电阻建立温度补偿网络随温度变化的电压函数；
A2：待选热敏电阻利用模型进行计算,其中K(R,B)为与参考热敏电阻的额定阻值R和常数B相关的比例系数，为参考热敏电阻的实测值，N为温度测试点数，R 1×N和均为N维行向量；
A3：利用所述未补偿的晶体振荡器的电压温度曲线数据值和所述电压函数求方差，以获得目标函数Δ；
A4：利用遗传算法，对目标函数进行多次迭代，当目标函数Δ小于允许的误差Δ*或设定的最大迭代次数时，迭代终止，最后获得待优化的固定电阻及热敏电阻的优化值。
4.根据权利要求1所述的一种石英钟双晶振温度补偿校准方法，其特征在于：步骤S1与S2中的外部控制中心通过调测数据通信总线与主控板上的调测数据通信总线端口相连，所述外部控制中心通过高低温试验箱控制总线与高低温试验箱相连，每个频率测量板通过待测频率信号传输线连接信号转接板，并通过信号转接板连接对应的放置板，每个频率测量板通过底板走线与主控板相连。
5.根据权利要求1所述的一种石英钟双晶振温度补偿校准方法，其特征在于：步骤S3中的电阻温度特性通过将连有参考热敏电阻的测试电路放入温箱中，通过在不同温度下测量参考热敏电阻的电阻值，获得参考热敏电阻的电阻温度特性。
6.根据权利要求1所述的一种石英钟双晶振温度补偿校准方法，其特征在于：步骤S3的测试电路中固定电阻在0～5000Ω。
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