2.2溫度傳感器
　　
　　在爆炸場等高溫、高壓、高沖擊的惡劣環(huán)境下采集瞬時溫度的動態(tài)變化對溫度傳感器要求很高，因此選用了美國NANMAC公司的E12鎢錸侵蝕熱電偶。該熱電偶瞬態(tài)溫度響應時間僅為幾百微妙，溫度范圍高達2315℃，耐壓程度高達69MPa，完夠滿足爆炸場溫度測試的需要。
　　
　　熱電偶是利用導體或半導體材料的熱電效應將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電動勢的變化，熱電偶回路中產(chǎn)生的電動勢差為：　　
　　NA、NB為材料A、B的電子密度；σA、σB為導體A、B的湯姆遜系數(shù)，K為波爾茲曼常數(shù)。
　　
　　由于導體湯姆遜效應引起的電動勢差相比較小，常可忽略，因此當熱電偶的兩種材料的特性為已知時，一端溫度固定，則待測溫度T是電動勢的單值函數(shù)。為了使E12鎢錸熱電偶冷端溫度固定在0℃，本次設計采用了補償電橋法補償冷端的溫度變化。
　　
　　2.3電源管理模塊
　　
　　由于溫度測試系統(tǒng)經(jīng)常需要在惡劣的環(huán)境中工作，所需的能量都是靠一次性的高溫電池來供給，電量有限。而溫度測試系統(tǒng)往往要求測試過程很長，為了減小在測量過程中由于電量不足而使電路不能正常工作的可能性，就必須考慮測試系統(tǒng)低功耗的要求。因此設計了*的電源管理模塊，即電路在需要工作時給其供電，在不需要工作時斷電，減小電路無效操作時功耗的比例。
　　
　　為了減少不必要的損耗，采用了多路電源供電管理模式，分別為：VCC、VDD、VEE.VCC和CPLD相連接，存儲模塊部分、AD轉(zhuǎn)換部分由VDD供電，運算放大器、晶振由VEE控制。
　　
　　本系統(tǒng)中選用雙通道電源開關芯片MAX894作為電源管理芯片，其供電范圍為2.7~5.5V，關斷時消耗電流僅為0.1μA，兩通道全部打開是消耗電流約為17μA.在本次設計中MAX894芯片輸入電源VCC=3.6V，通過ONA/控制產(chǎn)生VDD=3.6V，通過ONB/控制產(chǎn)生VEE=3.6V.ONA/ONB/低電平有效，由CPLD內(nèi)部控制。如圖3所示。　　　　
　　電源管理模塊在CPLD內(nèi)部的控制部分如圖4所示，ONON和OFF是電路模塊的開關，TC/是CPLD外接晶振的使能端，高電平有效。當電路上電后，ONON變?yōu)楦唠娖剑琌NA變?yōu)楦唠娖剑琌NAN變?yōu)榈碗娖?，電源管理模塊的VDD輸出有效，AD轉(zhuǎn)換部分和存儲模塊部分開始工作。由于晶振此時處于工作狀態(tài)，所以TC為低電平，ONBN也是低電平，電源管理部分的VEE輸出有效。當存儲器的存儲空間存滿后，晶振停止工作，TC變?yōu)楦唠娖剑琌NBN也變?yōu)楦唠娖剑訴EE輸出無效，運算放大器部分關閉。此時電路處于微功耗狀態(tài)，存儲器處于待讀數(shù)狀態(tài)。當存儲器中的數(shù)據(jù)被讀出后，電路可以關閉。此時除了CPLD，所有器件均被關閉。　　　　
　　3、軟件設計
　　
　　溫度測試系統(tǒng)的工作流程規(guī)劃為5個部分：接通電源的初始狀態(tài)、上電后的循環(huán)采樣狀態(tài)、觸發(fā)后的采樣存儲狀態(tài)、采集完后的待讀數(shù)狀態(tài)、數(shù)據(jù)讀出及數(shù)據(jù)處理狀態(tài)。溫度測試系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖5所示。
　　　　
　　圖6為測試系統(tǒng)的仿真時序圖，通過多次軟件仿真，得出正確的仿真結(jié)果，表明了本次設計的溫度測試系統(tǒng)在理論上能夠滿足測試要求。　　　　
　　圖7為實際溫度測試結(jié)果圖，通過VB軟件處理得到。在此次實驗中溫度測試系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)曲線與所給環(huán)境溫度的動態(tài)變化基本一致，表明本次設計的基于CPLD的溫度測試系統(tǒng)能夠可靠準確地采集數(shù)據(jù)信號。　　　　
　　4、結(jié)論
　　
　　本次設計的溫度測試系統(tǒng)，采用集成度高、可靠性強、功耗較低的CPLD作為主控單元，運用耐高溫高壓、響應時間快的熱電偶作為溫度傳感器，匹配*的電源管理模塊實現(xiàn)了測試系統(tǒng)的低功耗，并結(jié)合動態(tài)存儲測試技術(shù)，能夠應用于環(huán)境條件比較差的惡劣環(huán)境中，在可靠可信、微功耗的基礎上能得到較好的實驗數(shù)據(jù)。