在光電積分式測(cè)色系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常選用硅光電池作為光電探測(cè)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(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理。由于標(biāo)準(zhǔn)光源照明體燈管壁溫度較高，對(duì)探測(cè)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(shì)必會(huì)影響到測(cè)量的精度和穩(wěn)定性。通過(guò)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(jì)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(duì)測(cè)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(cè)色系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)光電探測(cè)器把采集到的被測(cè)樣本的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，采集輸出的電信號(hào)極其微弱，需要對(duì)這些電信號(hào)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(diǎn)：

　　(1)硅光電池的溫度特性對(duì)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(dòng)、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(cè)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(cè)元件時(shí)，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(shí)時(shí)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(hào)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(shí)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(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。

　　DSl8820的測(cè)溫原理如圖2所示：每次測(cè)量前，首先將一55℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置人減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器l的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)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(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值。

　　3 V—T曲線控制溫度補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)方案

　　光源產(chǎn)生的熱量和探測(cè)器的機(jī)械結(jié)構(gòu)使得光電探測(cè)器內(nèi)部溫度隨測(cè)量時(shí)間的增加不斷升高，硅光電池采集的三路模擬信號(hào)的電壓值隨之逐漸下降。針對(duì)這種現(xiàn)象通常采用分時(shí)間段對(duì)這三路信號(hào)的電壓值進(jìn)行補(bǔ)償。實(shí)驗(yàn)表明，時(shí)間與電壓值的關(guān)系并不能作為準(zhǔn)確的控制3路模擬信號(hào)電壓值補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)：一方面，按時(shí)間變化采集的3路模擬信號(hào)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(chǎn)生溫度漂移最主要的原因。

　　這里采用溫度傳感器DSl8820獲取實(shí)時(shí)溫度，結(jié)合電壓值分析得出溫度補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行電壓補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)電壓一溫度曲線(V—T曲線)控制補(bǔ)償。根據(jù)溫度傳感器的測(cè)溫原理，設(shè)計(jì)了一種實(shí)現(xiàn)V—T曲線補(bǔ)償?shù)姆椒?，系統(tǒng)總體框圖如圖3所示。按照式(1)，結(jié)合實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)分析得到適當(dāng)?shù)臏囟妊a(bǔ)償系數(shù)K，實(shí)現(xiàn)溫度上升時(shí)，對(duì)實(shí)測(cè)電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，使補(bǔ)償后的實(shí)測(cè)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(shí)測(cè)值;T為實(shí)測(cè)溫度;T0為溫度初始值;K為溫度補(bǔ)償系數(shù)。