在傳統(tǒng)的模擬信號遠距離溫度測量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補償問題、多點測量切換誤差問題和放大電路零點漂移誤差問題等技術問題，才能夠達到較高的測量精度。我們在為某水電站開發(fā)水輪發(fā)電機組軸瓦溫度實時監(jiān)測系統(tǒng)時，為了克服上面提到的三個問題，采用了新型數(shù)字溫度傳感器DS1280，在對其測溫原理進行詳細分析的基礎上，提出了提高DS1820測量精度的方法，使DS1820的測量精度由0.5°C提高到0.1°C以上，取得了良好的測溫效果。
1 DS1820簡介
　　DS1820是美國DALLAS半導體公司生產的可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器，在其內部使用了在板(ON－BOARD)專利技術。全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內。與其它溫度傳感器相比，DS1820具有以下特性：
　　(1)獨特的單線接口方式，DS1820在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS1820的雙向通訊。
　　(2)DS1820支持多點組網(wǎng)功能，多個DS1820可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點測溫。
　　(3)DS1820在使用中不需要任何外圍元件。
　　(4)測溫范圍－55°C～+125°C，固有測溫分辨率0.5°C。
　　(5)測量結果以9位數(shù)字量方式串行傳送。
　　DS1820內部結構框圖如圖1所示。
　　DS1820測溫原理如圖2所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在－55°C所對應的一個基數(shù)值。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)，當計數(shù)器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1 ，計數(shù)器1的預置將重新被裝入，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。圖2中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預置值。

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　　在正常測溫情況下，DS1820的測溫分辯率為0.5°C,以9位數(shù)據(jù)格式表示，其中最低有效位(LSB)由比較器進行0.25°C比較，當計數(shù)器1中的余值轉化成溫度后低于0.25°C時，清除溫度寄存器的最低位(LSB)，當計數(shù)器1中的余值轉化成溫度后高于0.25°C，置位溫度寄存器的最低位(LSB)，如－25.5°C對應的9位數(shù)據(jù)格式如下：

　　
2 提高DS1820測溫精度的途徑
2.1 DS1820高精度測溫的理論依據(jù)
　　DS1820正常使用時的測溫分辨率為0.5°C，這對于水輪發(fā)電機組軸瓦溫度監(jiān)測來講略顯不足，在對DS1820測溫原理詳細分析的基礎上，我們采取直接讀取DS1820內部暫存寄存器的方法，將DS1820的測溫分辨率提高到0.1°C～0.01°C.

　　DS1820內部暫存寄存器的分布如表1所示，其中第7字節(jié)存放的是當溫度寄存器停止增值時計數(shù)器1的計數(shù)剩余值，第8字節(jié)存放的是每度所對應的計數(shù)值，這樣，我們就可以通過下面的方法獲得高分辨率的溫度測量結果。首先用DS1820提供的讀暫存寄存器指令(BEH)讀出以0.5°C為分辨率的溫度測量結果，然后切去測量結果中的最低有效位(LSB)，得到所測實際溫度整數(shù)部分T_整數(shù)，然后再用BEH指令讀取計數(shù)器1的計數(shù)剩余值M_剩余和每度計數(shù)值M_每度，考慮到DS1820測量溫度的整數(shù)部分以0.25°C、0.75°C為進位界限的關系，實際溫度T_實際可用下式計算得到：
　　T_實際＝(T_整數(shù)－0.25°C)+(M_每度－M_剩余)/M_每度
2.2 測量數(shù)據(jù)比較
　　表2為采用直接讀取測溫結果方法和采用計算方法得到的測溫數(shù)據(jù)比較，通過比較可以看出，計算方法在DS1820測溫中不僅是可行的，也可以大大的提高DS1820的測溫分辨率。