一種高精度紅外測溫系統的設計

　　整個程序采用 c51編寫，初始化模塊主要是初始化各路報警信號，將發射率等參數設定成默認的值并顯示。主程序不斷通過 I/O口查詢模塊掃描 AD轉換模塊送過來的 12位數字信號，本程序中采用的是 SPI總線的通信方式，串行的接口方式節約了大量 IO口。接受過來的數字信號通過數據處理模塊處理之后按查表的方式得出溫度值，把該溫度值經過數據糾正模塊糾正后送顯示模塊顯示，并將數據傳給上位機界面進行顯示，從而完成了一路溫度測量。在程序的運行過程中，隨時可以對發射率，報警值等參數進行設定。當功能鍵按下的時候觸發單片機的 0外部中斷，在中斷程序中對參數設定按鍵進行掃描，并將結果存儲起來。每路測溫結束后系統通過 RS485將溫度值傳送給上位機，在 VB界面上顯示。

　　1 實驗數據處理及發射率整定

　　2 實驗數據的最小二乘法擬合

　　對于一個測量系統，其精度和準確度是非常重要的。雖然本設計選用 12位AD，給本設計的高精度奠定了基礎，但是由于傳感器，AD等電子器件自身不可避免的誤差和外界的干擾，測量結果難免會有些偏差。因此和研究其他儀器儀表一樣，在本設計中，也進行了大量實驗，通過對實驗數據的處理，進一步提高了準確度。采用的主要方法是曲線擬合的最小二乘法?，F將其原理介紹如下：

　　在函數的最佳平方逼近中,函數 f(x)∈C[a,b]，如果 f(x)只在一組離散點集{xi，i=0,1,…,m}上給定，那么我們就需要對實驗數據{（xi，yi），i=0,1,…,m}進行曲線擬合，其中，yi= f(xi)。若要求函數 y=S （(*)x）與所給數據{（xi，yi），i=0,1,…,m}擬合，則誤差δi= S *（x）-yi。設Φ 1（x），Φ2（x），…, Φn（x）是C[a,b]上線性無關函數族，在Φ =span{Φ1（x），Φ2（x），…, Φ n（x）}中找一函數S （(*)x），使其誤差平方和最小即可。因為實驗數據量很大，故在實際運算中，可以借助 MATLAB等數學工具，通過調用或者編寫相關函數來完成曲線擬合，最后選擇適當的結果輸出。

　　4．2 發射率ε的整定

　　根據紅外測溫的原理，我們在檢測時，應該首先明確被測物體的發射率。在較高的測溫應用中，應實際測定被測對象的發射率ε，否則將造成嚴重的誤差。而對于電力設備，其發射率一般在 0.85-0.95之間。測得的是被測對象的黑體輻射溫度，在實際測量應用中，需要把黑體輻射溫度 T P換算到真實溫度T。換算公式為:T=T Pε-?

　　發射率確定方法如下：首先選定一個被測物體，確定被測物體的真實溫度 T（例如溫300K），當然也可以選擇其它溫度，溫度值可以通過熱電阻或者其它測溫設備測出來。然后，將測溫系統，對準被測物體，得到一個溫度值 T P=T0,通過以上公式，得到ε的設定值；然后將ε值輸入系統，再測試，通過微調ε值，直到 T 0= T時，所得到的ε值，就是該物體的實際發射率。同一種被測物體的實際發射率ε，基本上是一樣的。如果被測物體的材料，形狀有變化，將改變它的發射率，用同樣的方法可以測出它的實際發射率。本設計中有發射率設定，調整部分，可以方便調整發射率的值，這樣，使用同一個測溫設備，通過調整發射率，滿足各種材料的測溫要求。

　　六.結束語

　　非接觸紅外測溫儀采用紅外技術可快速方便地測量物體的表面溫度。不需要機械的接觸被測物體而快速測得溫度讀數。只需瞄準，即可在顯示屏上讀出溫度數據。紅外測溫儀重量輕、體積小，使用方便，并能可靠地測量熱的、危險的或難以接觸的物體，而不會污染或損壞被測物體。另外，紅外測溫儀每秒可測若干個讀數，而接觸測溫儀每次測量就需要數秒的時間。經實驗對比，本測溫儀和美國福祿克公司生產的紅外測溫儀的誤差在一度以內，但本測溫儀有參數設定功能并且價格較低，因此本測溫儀具有較高的性價比，目前已應用于電力設備中，對高壓柜中的銅板溫度進行監測，效果良好。