溫度傳感器DSl8820在測色系統(tǒng)中的應用

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　　在光電積分式測色系統(tǒng)設計中，通常選用硅光電池作為光電探測器，硅光電池能夠把光信息(能量)直接轉化成電信息(能量)，便于對被測信號進行處理。由于標準光源照明體燈管壁溫度較高，對探測器內部的溫度影響很大，硅光電池受溫度影響產生電壓漂移，這勢必會影響到測量的精度和穩(wěn)定性。通過研究硅光電池的光電轉換特性隨溫度變化的規(guī)律，設計了使用數(shù)字溫度傳感器DSl8820的一種V—T曲線控制補償方法，對測色系統(tǒng)進行適當?shù)碾妷貉a償，使其達到更好的性能指標。

　　1 硅光電池特性

　　在測色系統(tǒng)中，經過光電探測器把采集到的被測樣本的光信號轉換為電信號，采集輸出的電信號極其微弱，需要對這些電信號進行轉換和放大處理，在這些環(huán)節(jié)中引起溫度漂移的原因主要有2點：

　　(1)硅光電池的溫度特性對輸出電壓有很大影響;

　　(2)在放大電路中，任何參數(shù)的變化，如電源電壓的波動、元件的老化、半導體元件參數(shù)隨溫度變化而產生的變化，都將產生輸出電壓的漂移。

　　硅光電池的溫度特性是指開路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。由于它關系到應用光電池的儀器設備的溫度漂移，影響測量精度或控制精度等重要指標，因此溫度特性是硅光電池的重要特性之一。從圖1中可以看出硅光電池開路電壓隨溫度上升而明顯下降，短路電流隨溫度上升卻是緩慢增加的。因此，在采用硅光電池作為檢測元件時，應考慮溫度漂移的影響，并采用相應的補償措施。

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　　2 DSl8820實時溫度采集

　　DSl8820是DALLAS公司生產的單線式智能數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO一92小體積封裝形式，其中：DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端;GND為電源地;VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時接地)。DSl8820內部結構主要由4部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。

　　DSl8820的測溫原理如圖2所示：每次測量前，首先將一55℃所對應的基數(shù)分別置人減法計數(shù)器1和溫度寄存器中。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器l的預置將重新被裝入，減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值。

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　　3 V—T曲線控制溫度補償?shù)脑O計方案

　　光源產生的熱量和探測器的機械結構使得光電探測器內部溫度隨測量時間的增加不斷升高，硅光電池采集的三路模擬信號的電壓值隨之逐漸下降。針對這種現(xiàn)象通常采用分時間段對這三路信號的電壓值進行補償。實驗表明，時間與電壓值的關系并不能作為準確的控制3路模擬信號電壓值補償?shù)囊罁?jù)：一方面，按時間變化采集的3路模擬信號的電壓值并不是完全線性的;另一方面，硅光電池的溫度特性才是產生溫度漂移最主要的原因。

　　這里采用溫度傳感器DSl8820獲取實時溫度，結合電壓值分析得出溫度補償系數(shù)進行電壓補償，實現(xiàn)電壓一溫度曲線(V—T曲線)控制補償。根據(jù)溫度傳感器的測溫原理，設計了一種實現(xiàn)V—T曲線補償?shù)姆椒?，系統(tǒng)總體框圖如圖3所示。按照式(1)，結合實際測量數(shù)據(jù)分析得到適當?shù)臏囟妊a償系數(shù)K，實現(xiàn)溫度上升時，對實測電壓進行適當?shù)难a償，使補償后的實測電壓值具有良好的穩(wěn)定性。

　　式中，V0為電壓初始值;V為電壓實測值;T為實測溫度;T0為溫度初始值;K為溫度補償系數(shù)。

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