马殷元 吕凤玉 赵 睿

(兰州交通大学机电技术研究所，甘肃 兰州 730070)

0 引言

为掌握某生化反应的热场变化过程，需要长时间、高速、同步地测量反应器皿底部多点的温度，目前尚无合适的温度测量仪器仪表能够满足以上需求。热电偶、热电阻测量方式接线多、不易扩展，而先进的热成像等方式则成本较高。基于数字温度传感器DS18B20和AT89S52单片机设计了多点测温系统。该系统中一个点的温度获取时间在800 ms左右，单点测温误差在±0.5 K以内[1]，但系统测量精度和速度达不到要求。当不采用DS18B20惯用的一线制总线结构，而是利用51单片机的并行口同步快速读取8支DS18B20的温度时，可实现在多点温度测量系统中对多个传感器的快速精确识别和处理。系统测量速度较好，但可扩展性和精度方面还需提高[2]。

在温度场的测量中，可采用标准热电偶配以现成的多通道数据采集卡构成多点测量系统，但系统在测点相当多的情况下成本较高[3]。

1 生化反应测量需求分析

生化反应的温度在0～100℃范围内变化。对测量系统的要求是误差小于0.5 K，速度为1次/s，且要求多点同步测量，并保存连续长时间测量数据。生化反应器皿底部为直径9 cm的圆形，要求每平方厘米布置一个测点。基于单片机开发温度采样模块，通过通信接口和监控计算机构成测量系统[4]，可使系统具有较好的性价比。本系统是一个由温度采集设备和监控计算机构成的分布式系统。下面将从温度采集设备、监控计算机软件和通信3个方面详细介绍系统的具体设计过程。……