非标准化传感器信号调理的一种新方法

引 言 
　　对于具有标准化分度号的传感器，目前，市场上一般有与之对应的标准化信号调理电路。由于这些标准化信号调理电路是标准设计、批量生产的，因此，其可靠性高，价格一般也较为合理。但具有标准化分度号的传感器在整个传感器家族中却仅占少数。当人们在研制某些测量系统的过程中不得不选用非标准化传感器时，一般需要设计、制作相应的信号调理电路。由于任何电子产品的成熟都需要一个可靠性增长过程，如果所研制的测量系统生产批量不是太大，则信号调理电路的可靠性、稳定性难以保证，势必影响整个测量系统的可靠性、稳定性。由于目前测量系统一般都具备数据处理功能，如果能够对某些非标准化传感器，选用与其特性尽量接近的标准化信号调理电路对其进行信号调理，而将其差异通过数据处理软件进行相应补偿，则可在保证测量精度的前提下有效简化测量系统的硬件，缩短开发周期，提高系统的可靠性、稳定性。在研制低成本聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)芯片测量与控制系统的过程中成功实现了上述设想。

　　1 利用印刷电路板工艺制作的非标准化温度传感器

　　PCR是一种体外模拟自然DNA复制过程的核 酸扩增技术。随着微机电系统技术的兴起，一类微反应器一集成微反应槽PCR芯片使进行PCR的设备平台面临革命性的变革。但是，PCR芯片在进军市场的过程中却遇到了较大的困难，主要原因之一是芯片成本居高不下。为此，本文作者设计了一种结构简化、低成本的PCR芯片，同时，提出了一种新型测控方案，该方案能够对120只芯片进行温度控制。为实现该方案，需要在芯片阵列上方覆盖一张柔性印刷电路板(printed circuit board，PCB)，柔性PCB板与120只PCR芯片靠弹性力均匀接触。利用PCB板铜箔具有一定阻值，且该阻值与温度有确切对应关系的原理在柔性PCB板上制作120个微加热及传感单元，微加热及传感单元与PCR芯片长、宽几何尺寸相同。整个系统由一台工业控制计算机通过相应接口板卡控制。每个微加热及传感单元如图1所示。

　　图1所示传感元件的测温原理与标准化铜电阻类似。标准化铜电阻由纯度为99.99%的铜丝制成，电阻温度系数一般为(4.26～4.35)