基于DSP处理器的光纤高温测量仪的设计方案

　摘要：介绍了一种基于DSP处理器的光纤高温测量仪的设计方案。该测量仪以TMS320F2812芯片为核心，在硬件设计的基础上，借助CCS2.0软件开发系统完成了仪器的软件设计。实验表明，DSP芯片用于高温测量，可充分发挥其强大的数据处理能力，提高测量的实时性。

　　1 引言

　　温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产过程中测控的重要参数，温度过高或过低都会对产品的质量造成影响，甚至使产品报废、设备损坏。因此，温度的测量和控制具有十分重要的作用[1]，在冶金、化工等领域，高温测量占有极其重要的地位。

　　光纤传感技术是继光纤成功地用于通讯之后发展起来的一项高新技术，采用比色法原理进行测温的光纤高温测量仪，具有测量精度高、温度响应速度快、抗电磁干扰、信号损耗少、体积小等优点，能有效减小被测物体的发射率变化、环境干扰、器件老化等因素带来的测量误差，因此，在高温测量领域，光纤测温仪得到广泛的应用[2]。

　　目前，光纤高温测量仪通常采用单片机对数据进行处理，得到温度值。由于单片机数据处理能力不足，其信号处理的算法比较简单，因此容易造成测量精度的降低。当要建立较为完善的信号处理算法以提高精度时，例如线性补偿、修正发射系数等，面对大量数据进行复杂快速的处理，单片机实现实时测温就有困难。

　　近年来，随着DSP技术的广泛应用，DSP芯片也运用到光纤高温测量仪中，对大量的现场数据进行高效处理。DSP芯片的使用大大提高了数据处理的能力，从而使仪器的响应速度得到提高。本文所设计的光纤高温测量仪主要是针对高精度快速测量高温的需要而开发的。

　　2 硬件结构

　　光纤高温测量仪由光学部分和电路部分组成，如图1所示，包括高温探头、光电转换部分、信号放大器、信号处理与显示打印输出等部分。

　　图1 测温仪的结构框图

　　在光路部分设计中，为了保证采样转换后的信号是平行的，应尽量使两路光路保持对称。同时，还应该使光路信号不受干扰和衰减，以保证转换成电信号后有较强的和干净的输出。在电路部分设计中，要尽可能采用典型电路，电路中的相关器件性能必须匹配，扩展器件较多时，要设置线路驱动器。为确保仪器长期可靠运行，必须采取相应的抗干扰措施[3]。

　　一个基于DSP的仪器，硬件与软件相互支持，缺一不可。本文重点介绍软件设计。经过分析，我们采用TI公司生产的DSP芯片TMS320F2812作为处理器的核心，并辅以一些外围电路来实现设备的功能要求。