數字溫度傳感器在測色系統中的應用

摘要：光電積分式測色系統中一般使用硅光電池作為光電探測器，硅光電池的溫度漂移特性會(huì )影響測量的穩定性。為達到更好的性能指標，需要對測色系統進(jìn)行適當的電壓補償。通常采用分時(shí)間段對電壓值進(jìn)行線(xiàn)性補償，實(shí)際上待測電壓值并不是嚴格按照時(shí)間線(xiàn)性變化的，而是按照溫度線(xiàn)性變化的。使用數字溫度傳感器DSl8820跟蹤實(shí)時(shí)溫度，分析溫度與待測電壓值的線(xiàn)性關(guān)系，獲取溫度補償系數，通過(guò)軟件對測色系統進(jìn)行電壓補償。當引入溫度傳感器后，測色系統的測色色差AE均小于0．15，完全達到了國家計量院規定的要求，實(shí)驗結果表明該方法在測色系統的實(shí)際應用中是切實(shí)可行的。
關(guān)鍵詞：DSl8820；測色系統；溫度漂移；電壓補償

在光電積分式測色系統設計中，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(jìn)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(chǎn)生電壓漂移，這勢必會(huì )影響到測量的精度和穩定性。通過(guò)研究硅光電池的光電轉換特性隨溫度變化的規律，設計了使用數字溫度傳感器DSl8820的一種V―T曲線(xiàn)控制補償方法，對測色系統進(jìn)行適當的電壓補償，使其達到更好的性能指標。

1 硅光電池特性
在測色系統中，經(jīng)過(guò)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(jìn)行轉換和放大處理，在這些環(huán)節中引起溫度漂移的原因主要有2點(diǎn)：
(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，任何參數的變化，如電源電壓的波動(dòng)、元件的老化、半導體元件參數隨溫度變化而產(chǎn)生的變化，都將產(chǎn)生輸出電壓的漂移。
硅光電池的溫度特性是指開(kāi)路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。由于它關(guān)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(kāi)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(shí)，應考慮溫度漂移的影響，并采用相應的補償措施。

2 DSl8820實(shí)時(shí)溫度采集
DSl8820是DALLAS公司生產(chǎn)的單線(xiàn)式智能數字溫度傳感器，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(xiàn)方式時(shí)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℃所對應的基數分別置人減法計數器1和溫度寄存器中。減法計數器1對低溫度系數晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數，當減法計數器1的預置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，減法計數器l的預置將重新被裝入，減法計數器1重新開(kāi)始對低溫度系數晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數，如此循環(huán)直到減法計數器2計數到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數值即為所測溫度。斜率累加器用于補償和修正測溫過(guò)程中的非線(xiàn)性，其輸出用于修正減法計數器的預置值，只要計數門(mén)仍未關(guān)閉就重復上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值。