1　概述
　　温敏电阻具有体积小、灵敏度高和反应速度快的优点，因而得以广泛应用，但它也有非线性度比较大及特性差异大的缺点。传统上采用串并联固定电阻的方法使得它们特性保持一致。近年来也开发出多种对其作线性化处理的电路，其中温度——频率和温度——时间转换电路^{［1］～［4］}比较典型，因为与温度成正比的数字输出易于计数和显示，但参考文［1］～［4］所描述的处理电路对元件精度要求高且难于调试。本文所描述的基于单片机的测量仪克服了这些缺点，标定时只需输入两个参考温度值即可，不需要调节，从而解决了NTC传感器应用时所遇到的线性化及互换性问题。
2　转换原理
    转换原理如图2—1所示。电阻R₁、R₂、三极管T₁及运放A₁组成给温敏电阻R_T提供电流的回路，微处理器MPU控制的电子开关S₁控制R、C回路的充放电过程，MPU根据比较器A₂的状态确定计数是开始还是结束。
　　转换过程是这样的：t＝0_－时S₁闭合，电容C两端接地，A₂输出为低电平，MPU不计数；t＝0_＋时S₁打开，同时MPU开始计数，电源通过R给C充电；当到时刻t时，A₂的状态发生变化，由低电平变为高电平，这时MPU停止计数，并使得S₁闭合。过一段时间后又重新开始这样的过程。
　　R_T是NTC，符合指数规律：

　
　　标定时在两个温度点T₁、T₂分别测得的时间为t₁、t₂代入式（2—3）联立求解得

　　式（2—7）说明，不论选取R₁、R₂、R₃、R、C和R_T0、T₀为何值，只要MPU计算出两个参考温度点T₁、T₂对应的K₁、K₂，然后存储起来，每次测量只是把K₁、K₂代入式（2—7）计算出T的值即可。实际上，既使电路元件与设计值有较大偏差，以及NTC的特性差异比较大，用此方法设计的仪表都作一致性的处理，而且免于调试，理论上无线性转换误差。

                  

3　标定方法及试验结果
　　本装置是采取MPU对时间计数的方式，假定转换时间t、t₁、t₂所对应的计数分别是N、N₁、N₂，只须把式（2—1）、式（2—6）中的t、t₁、t₂分别由N、N₁、N₂代替，K₁、K₂不变。标定方法对于使用者来说很简单：只需向MPU输入两个标定温度点T₁、T₂即可，MPU的标定程序根据t₁、t₂及相应测得的N₁、N₂计算出K₁、K₂，最后写入ROM或外挂的串行EEPROM。
　　每次测量时读出K₁、K₂，按式（2—7）计算出T所表示的绝对温度值，再由MPU换算成摄氏温度值，最后送入LED显示。
　　要说明的是R₁、R₂、R₃的选值应使得三极管T₁工作在放大区。我们取R₁＝90K，R₂＝10K，R₃＝200，NTC采用MF53—1型，MPU选常用的8031系列单片机，V_cc＝9V，A₁采用LM224，温度标准采用一等标准铂电阻温度计，两个标定温度点分别是25℃和85℃。在0℃—100℃范围内本仪器的测量差小于0．2℃。
4　结论
　　本装置具有结构简单、单电源供电、免于调试的优点，对电路中的阻容器件无精度要求，解决了NTC传感器应用时所遇到的线性化及一致性问题。

［1］　C．D．Johnson，H．AL Richen．Highly Accurate Resistance Deviation to Frequency Converter with Programmable Sensitivity and Resolution［M］．IEEE　　Trans．Meas．，Vol，IM－35，pp．178—181，1986．
［2］　S．Kaliyugavaradan，V．G．．Murti．Application ofReciprocalTime Generation Technique to DigitalTemperature Measurement．IEEETrans．Meas．，Vol．IM－43，　　pp．99－100，1994［M］．
［3］　Kouji Mochizuki，Kenzo Watanabe．A High Resolution，Linear Resistance－to－Frequency Converter［M］．
　　IEEETrans．Meas．，Vol．IM－45，pp．761—764，1996．
［4］　Ken Okamoto，Kenzo Watanabe．A DigitalAnemome－ter［M］．IEEE Trans．Meas．，Vol．IM－43，pp．116—120，1995．