【文章內(nèi)容簡介】 根據(jù)上式，我們不難定性地理解影響發(fā)射率大小的下列因素:（1）不同材料性質(zhì)的影響不同性質(zhì)的材料因其對輻射的吸收或反射性能各異，因此它們的發(fā)射性能也應不同。當溫度低于300K時。（2）表面狀態(tài)的影響任何實際物體表面都不是絕對光滑的，總會表現(xiàn)為不同的表面粗糙度。因此，這種不同的表面形態(tài)將對反射率造成影響，從而影響發(fā)射率的數(shù)值，這種影響的大小同時取決于材料的種類。例如，對于非金屬電介質(zhì)材料，發(fā)射率受表面粗糙度影響較小或無關。但是，對于金屬材料而言，表面粗糙度將對發(fā)射率產(chǎn)生較大影響。如熟鐵，當表面狀況為毛面，溫度為300時。當表面狀況為拋光，溫度為310時。另外，應該強調(diào)，除了表面粗糙度以外，一些人為因素，如施加潤滑油及其它沉積物(如涂料等)，都會明顯地影響物體的發(fā)射率。因此，我們在檢測時，應該首先明確被測物體的發(fā)射率。在一般情況下，我們不了解發(fā)射率，那么只有用相間比較法來判別故障。而對于電力設備。(3)溫度影響溫度對不同性質(zhì)物體的影響是不同的，很難做出定量的分析，只有在檢測過程中注意。影響物體紅外輻射的主要因素有大氣的衰減及物體不同的輻射率。一般來說，大氣對可見光是透射性能良好的媒質(zhì)，但對不同波長的紅外輻射卻產(chǎn)生不同程度的衰減。造成輻射衰減的主要原因是大氣中、和等氣體的選擇性吸收，以及大氣中懸浮的各種微粒的散射所致。在接近地面的空氣中，對紅外線的衰減起主要作用的是水蒸氣和。，在(0~15)波長范圍內(nèi)，大致有三個紅外波段在大氣中透射較好，通常稱這些波段為大氣窗口，它們分別為0~3~8~14。由普朗克輻射定律可知，隨著溫度的升高，與光譜輻射度 極大值對應的波長減小。表面溫度隨著升高，黑體輻射中的短波長輻射所占比例增加。另外，在研究物體紅外輻射時，一定要注意不同的物體有不同的光譜發(fā)射率，它是衡量一個物體輻射性能好壞的一個重要物理參數(shù)。對于自然界中的任何一個物體，只要知道它在一定溫度下的比輻射率，那么這一物體在該溫度下的輻射特性就可引用有關黑體輻射定律進行研究或計算，并用該物體的發(fā)射率進行修正。這樣，對非黑體的輻射研究就較為簡單了。一般物體的發(fā)射率是一個通過相關的文獻獲得的參考值，使用時應該注意修正。 本章小結本章介紹了非接觸測溫的基本原理，紅外線的基本常識，影響紅外測溫的精度因素，這些原理對儀器制作的原理分析起著重要的作用。第3章 系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)由五部分組成：光學系統(tǒng)、紅外探測（傳感器）、程控放大、基于單片機的信號處理、系統(tǒng)交互界面。被測目標輻射出紅外波有效波段814181。m，光學系統(tǒng)濾除可見光，聚焦有效波段的紅外光，焦點設計在探測器的接收面上，探測器能輸出被測物體的溫度信息和探測器本身所處環(huán)境的溫度，信息經(jīng)過放大，A/D采集，單片機的處理運算，輸出被側目標的溫度。圖 鋁溫度測溫儀原理框圖 核心板設計 單片機核心板是本設計的控制核心。本課題以STC12C5A60S2為主控芯片，STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快812倍。內(nèi)部集成MAX810專用復位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對電機控制，強干擾場合。 CPU，1T，單時鐘/機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051：STC12C5A60S2系列工作電壓： （5V單片機）STC12LE5A60S2系列工作電壓： （3V單片機）：0 – 35MHz，相當于普通8051的 0～420MHz /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字節(jié)......（36/40/44個），復位后為：準雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口） 可設置成四種模式：準雙向口/弱上拉，推挽/強上拉，僅為輸入/高阻，開漏 每個I/O口驅(qū)動能力均可達到20mA，但整個芯片最大不要超過55mA7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器 可通過串口（）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片(STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM)9. 看門狗（外部晶體12M以下時，復位腳可直接1K電阻到地）: ，誤差為+/5%,，誤差為+/3%：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為+/5%到+/10%以內(nèi)) 1用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶體/時鐘 常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：：11MHz～ ： 8MHz～12MHz 精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準。 兩個與傳統(tǒng)8051兼容的定時器/計數(shù)器,16位定時器T0和T1，沒有定時器2，但有獨立波特率發(fā)生器 做串行通訊的波特率發(fā)生器 再加上2路PCA模塊可再實現(xiàn)2個16位定時器。14. 2個時鐘輸出口。,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的PCA模塊， Power Down模式可由外部中斷喚醒， INT0/, INT1/, T0/, T1/, RxD/, CCP0/( ), CCP1/ ()16. PWM(2路)/PCA（可編程計數(shù)器陣列,2路） 也可用來當2路D/A使用 也可用來再實現(xiàn)2個定時器 也可用來再實現(xiàn)2個外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時支持), 10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達250K/S(每秒鐘25萬次)(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時器或PCA軟件實現(xiàn)多串口19. STC12C5A60S2系列有雙串口，后綴有S2標志的才有雙串口，RxD2/()，TxD2/()圖 STC12C5A60S2芯片圖核心板由單片機最小系統(tǒng)、下載程序電路、與其他部分的接口三個部分組成如圖2所示。其最小系統(tǒng)包括晶振電路和復位電路。STC12C5A60S2是通過串口進行程序下載的。而且還可以串口和上位機進行通信，所以本設計中使用了TTL轉(zhuǎn)RS232電平轉(zhuǎn)化芯片MAX232。MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS232標準串口設計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。 MAX232芯片圖MAX芯片有以下幾個特點：（1）符合所有的RS232技術標準。（2）只需單一+5V電源供電。（3）片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10V和10V電壓。（4）功耗低，典型供電電流5mA。（5）內(nèi)部集成2個RS232C驅(qū)動器。（6）內(nèi)部集成2個RS232C接收器。（7）高集成度，片外最低只需4個電容。 紅外探測器的選擇紅外探測器實質(zhì)上就是對目標發(fā)射的紅外輻射進行探測及顯示處理的過程。在該過程中，物體發(fā)射的紅外輻射，經(jīng)大氣傳輸和衰減后，由探測儀器光學系統(tǒng)接收并聚焦到紅外探測器上，在此，把目標的紅外輻射信號功率轉(zhuǎn)換成便于直接處理的電信號，進一步經(jīng)放大處理后，以數(shù)字或二維熱圖像的形式顯示出來。由此可見，在物體的紅外探測過程中，最關鍵的環(huán)節(jié)是光學系統(tǒng)對紅外輻射接收，并聚焦到紅外探測器上，再把物體的紅外輻射功率信號轉(zhuǎn)換成電信號，而這種轉(zhuǎn)換功能是由紅外探測器完成的。 紅外探測器是紅外測溫儀中微弱信號采集的重要組成部分，它的主要功能是測定紅外輻射的大小并將其轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰浚ǘ鄶?shù)情況是轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽┮员銘谩Ｒ粋€完整的紅外探測器包括紅外敏感元件、紅外輻射入射窗口、外殼、電極引出線以及按需要而加的光闌、冷屏、光錐、浸沒透鏡和濾光片等，在低溫工作的探測器還包括社瓦瓶，有的還包括前置放大器。 熱釋電探測器分類按探測器的物理機理，紅外探測器可分為兩類：一類是入射輻射熱效應引起某一電氣特性變化，它的效應正比于所吸收的能量，這類探測器稱為熱釋電探測器：另一類為光電探測器，即入射光子流和探測材料的電子直接相互作用引起某一電氣特性變化，它的響應正比于吸收的光子數(shù)。本課題采用的光電探測器。 （1） 光電型探測器：光電型探測器是利用探測器材料的“光電效應”制成的檢測元件，所謂“光電效應”是指探測材料在受到光輻射照射后，材料中的電子吸收輻射能改變了運動狀態(tài)使材料的電學性質(zhì)發(fā)生變化取決于材料內(nèi)部電子的運動狀態(tài)，隨著電子運動狀態(tài)的改變，材料的電學性質(zhì)也相應的改變。因此，光電型探測器的物理過程就是光輻射的照射直接引起電學性質(zhì)的改變。由于電子運動狀態(tài)的改變過程相當快，因而光電型探測器的響應速度也非?？欤鼈兊捻憫獣r間一般小于毫秒級，最短可達微秒級。此外，為了使材料內(nèi)部的電子改變運動狀態(tài)，入射輻射的光子能量 hv 必須足夠大，即光子的頻率必須大于某一定值。從波長的角度而言，就是能夠引起光電效應的熱輻射有一個最大的波長值存在?？梢姡怆娦吞綔y器具有選擇性的光譜響應特性，屬于選擇性探測器。然而，本科采用的就是比色測溫的原理，就是需要兩個特定的波段，所以，光電型探測器恰好滿足本課題的要求。（2） 熱釋電探測器：它利用某些物質(zhì)對溫度的敏感特性來探測紅外輻射能量。利用熱探測器探測紅外輻射的基本原理包含兩個主要過程：首先熱釋電探測器吸收紅外輻射能量以后隨溫度隨之升高，并且伴隨著入射輻照功率的變化，元件的溫度也隨之發(fā)生相應的變化。然后，探測器利用元件的某種溫度特性把溫度變化轉(zhuǎn)換為相應的電信號（例如熱電堆和熱釋電探測器），或者利用元件的某種溫度敏感特性來調(diào)制電路中電流強度的大小，從而得到相應的電信號（例如測輻射熱計）。熱釋電探測器的