數(shù)字溫度傳感器在測色系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：光電積分式測色系統(tǒng)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影響測量的穩(wěn)定性。為達(dá)到更好的性能指標(biāo)，需要對測色系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾妷貉a(bǔ)償。通常采用分時間段對電壓值進(jìn)行線性補(bǔ)償，實際上待測電壓值并不是嚴(yán)格按照時間線性變化的，而是按照溫度線性變化的。使用數(shù)字溫度傳感器DSl8820跟蹤實時溫度，分析溫度與待測電壓值的線性關(guān)系，獲取溫度補(bǔ)償系數(shù)，通過軟件對測色系統(tǒng)進(jìn)行電壓補(bǔ)償。當(dāng)引入溫度傳感器后，測色系統(tǒng)的測色色差A(yù)E均小于0．15，完全達(dá)到了國家計量院規(guī)定的要求，實驗結(jié)果表明該方法在測色系統(tǒng)的實際應(yīng)用中是切實可行的。
關(guān)鍵詞：DSl8820；測色系統(tǒng)；溫度漂移；電壓補(bǔ)償

在光電積分式測色系統(tǒng)設(shè)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(zhuǎn)化成電信息(能量)，便于對被測信號進(jìn)行處理。由于標(biāo)準(zhǔn)光源照明體燈管壁溫度較高，對探測器內(nèi)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(zhuǎn)換特性隨溫度變化的規(guī)律，設(shè)計了使用數(shù)字溫度傳感器DSl8820的一種V―T曲線控制補(bǔ)償方法，對測色系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾妷貉a(bǔ)償，使其達(dá)到更好的性能指標(biāo)。

1 硅光電池特性
在測色系統(tǒng)中，經(jīng)過光電探測器把采集到的被測樣本的光信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dǎo)體元件參數(shù)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路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。由于它關(guān)系到應(yīng)用光電池的儀器設(shè)備的溫度漂移，影響測量精度或控制精度等重要指標(biāo)，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(yīng)考慮溫度漂移的影響，并采用相應(yīng)的補(bǔ)償措施。

2 DSl8820實時溫度采集
DSl8820是DALLAS公司生產(chǎn)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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(yīng)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(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器1的預(yù)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(yù)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(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)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(bǔ)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(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值。