【正文】 的可靠性，還可以大大降低系統(tǒng)的硬件開發(fā)。主機程序流程圖如圖313 所示。 上位機采用的是 VB 語言編寫的，VB 作為微軟公司推出的 Windows 環(huán)境下的一種開發(fā)工具，支持面向?qū)ο蟮某绦虻脑O(shè)計，具有簡單、易學、高效的特點，它不但提供了良好的界面設(shè)計能力，而且在微機串口通信方面也有很強的功能。串行通信由于高效可靠、價格便宜，遵循的是統(tǒng)一標準，提供的是事件驅(qū)動通訊方式和查詢通訊方式，便于設(shè)置和使用，因而得到廣泛的應(yīng)用。1主程序設(shè)計2信號采集子程序設(shè)計在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，非接觸紅外溫度采集還需通過軟件結(jié)合實現(xiàn)。采集子程序是一個中斷服務(wù)程序，正弦波電流產(chǎn)生電路開始工作后向單片機發(fā)出中斷信號，單片機接收到中斷信號之后進入采集中斷服務(wù)程序。集的程序設(shè)計。3溫度補償?shù)能浖崿F(xiàn)原理100150200250300350400第6章 數(shù)據(jù)處理和誤差分析對測量儀表來說，來自各方面的干擾是影響測量精度的主要因數(shù)。全面、正確地分析誤差，以及合理、科學地對數(shù)據(jù)進行處理可以大大地提高系統(tǒng)的測量精度。 本紅外線輻射測溫儀屬于中低溫測量，從宏觀分析，其誤差主要來源于以下四個方面：一方面是來自被測物體本身的輻射特性；第二方面來自紅外探測器探測性能；其次是來自測量環(huán)境的影響；最后一個方面來自系統(tǒng)的硬件和數(shù)據(jù)處理。其中來自被測物體本身和測量環(huán)境的誤差是由物體本身的特性決定的，因此可用誤差修正的方法來盡量減少它們對測量精的影響。對于探測器的誤差來說，可以通過選擇最佳的紅外探測器方法使誤差降低到最低程度。而硬件和軟件設(shè)計帶來的誤差從某種角度而言，是最容易產(chǎn)生的，也是最易減少的。當然硬件和軟件設(shè)計引起的誤差被克服程度和設(shè)計者的設(shè)計經(jīng)驗有很大的關(guān)系。第三章介紹的軟硬件的設(shè)計方案，已經(jīng)充分考慮到了測量精度的問題。 不確定性誤差 （1） 被測物體的發(fā)射率誤差：被測物體向空間輻射的輻射強度主要受自身溫度和發(fā)射率大小的影響。在本紅外線輻射測溫儀數(shù)據(jù)處理時是通過假設(shè)被測物體在兩波長下的發(fā)射率相等來確定被測物體溫度的，即假設(shè)被測物體為灰體，然而實際上被測物體不是灰體，也不存在理想的灰體，這樣就給測量結(jié)果帶來一定得誤差，我們可以通過選取非常接近的兩波長作為比色測溫的兩波長，從而可以盡量減少發(fā)射率對測量結(jié)果的影響。 （2） 環(huán)境引起的誤差：環(huán)境因素包括環(huán)境溫度、濕度、雜光影響等，對于本紅外線輻射溫度儀來說，濕度和溫度對系統(tǒng)的影響很小，因為探測器受到很好的保護措施，且被測物體溫度較高，而對探測器輸出影響最大的是雜光的影響。另外測量環(huán)境的變化還會影響前置放大電路零點的變化，因此在數(shù)據(jù)處理時用到了零點的扣除，這樣就可以減少環(huán)境引起的誤差對被測物體測量結(jié)果的影響。 （3） 外部噪聲源對系統(tǒng)的干擾：由于干擾信號可通過各種線纜侵入主機系統(tǒng)內(nèi)部而影響到測量精度，因而測控裝置的配線技術(shù)是首先要考慮的，對于靜電感應(yīng)引起的噪聲，可在信號線或箱體上包一層金屬導(dǎo)體屏蔽層，并將屏蔽層端點接地。對于電磁感應(yīng)引起的噪聲，配線時應(yīng)盡量使信號線遠離強電線，以減少互感。（4） 數(shù)字電路對模擬電路的影響：在測量系統(tǒng)中，測量電路往往是模擬電路和數(shù)字電路的混合體，數(shù)字電路工作電流的變化也會影響模擬電路而產(chǎn)生噪聲，為了消除噪聲，在同一系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)當把這兩類信號線分開走線，最后通過一點將它們連接起來。對 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計時要特別注意地線的正確連接，如果A/D 轉(zhuǎn)換和采樣保持是采用獨立的芯片，則它們必須采用獨立的數(shù)字地和模擬地。 以上四方面對測量儀產(chǎn)生的誤差量化后小于 %。 設(shè)計誤差 設(shè)計誤差包括硬件設(shè)計誤差和軟件設(shè)計誤差，對于硬件誤差而言，主機結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有探測器、前置轉(zhuǎn)換和放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換和基于 PIC16F877A 單片機的軟件和硬件。因此設(shè)計誤差要分多方面考慮。 （1） 紅外探測器的誤差：在本系統(tǒng)中是采用硅光電二極管作為系統(tǒng)的紅外探測器，硅光電二極管輸出光電流信號在安培之間。%。 （2） 運算放大器的誤差：系統(tǒng)采用 AD820 作為前級信號轉(zhuǎn)換的運算放大器，采用 OP07 作為信號轉(zhuǎn)換后的運算放大器。運算放大器的運放誤差可分為兩類：靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差。靜態(tài)誤差包括：輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流、輸入失調(diào)電流、共模抑制比有限引起的誤差等。動態(tài)誤差指由于運算放大器本身的帶寬不可能無限大，以及外接無源網(wǎng)絡(luò)的寄生電容、接線電容或者是電容器的介質(zhì)吸收效應(yīng)造成動態(tài)運算誤差。運放 AD820 和 OP07 的靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差都很小，通過理論計算其量化誤差小于 %。（3） A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊誤差：本系統(tǒng)設(shè)計采用的是獨立 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，其中 A/D 轉(zhuǎn)換模塊理論上是 16 位，實際上位數(shù)只能達到 15 位，因為其中的最高位表示數(shù)據(jù)的符號位，D/A 也是 16 位的，它們的參考電壓均采用其內(nèi)部的參考電壓。而模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換本身的精度與它們的位數(shù)及參考電壓的設(shè)置有關(guān)，通常位數(shù)越大精度就越高，其次合理的設(shè)置參考電壓、的值，也可以使位數(shù)較小的數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得較高的分辨率。另外在模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中，供電電源電壓的不穩(wěn)定性也要影響轉(zhuǎn)換精度。一般要求紋波電壓小于 1%，可采用膽電容或電解電容濾波。最后，當數(shù)字信號前沿很陡，頻率較高，在正確的地線接線的情況下，數(shù)字信號可通過印制板線間的分布電容和漏電耦合到模擬信號輸入端引起干擾，因此印制板布線時應(yīng)使數(shù)字信號和模擬喜好遠離或者將模擬信號輸入端用地線包圍起來，以降低分布電容耦合和隔離漏電通路。A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊的量化誤差之和小于 %。（4） 數(shù)據(jù)處理帶來的誤差：在 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)處理方式對測量精度也有影響。測量系統(tǒng)通常要進行數(shù)字濾波，然后取出中值，在代入所建立的數(shù)學模型中進行處理得到所要求的物理量。對輻射測溫來說，對 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)如何處理要根據(jù)具體情況而定。在本紅外線輻射測溫儀的 A/D 轉(zhuǎn)后，首先對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行種植濾波，然后代入數(shù)學模型中進行計算，算出發(fā)射率和亮溫，最后得出要求的被測物體的真實溫度。量化后誤差小于 %。 以上四個方面的誤差影響綜合后小于 %。 整個溫度測量儀的綜合誤差為： 本章小結(jié)本章系統(tǒng)地分析了誤差的來源和數(shù)據(jù)的處理方法，由于實際情況中，誤差成分是極其復(fù)雜的，往往是各種誤差因數(shù)混合作用的，因此本章針對系統(tǒng)中的幾個主要的誤差來源進行了簡單的定性分析。結(jié) 論本項目具有實際應(yīng)用價值，可用于鋁加工等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，也可用于其他材料的測溫。目前，紅外測溫技術(shù)受標定所使用的面源黑體發(fā)射率、紅外輻射探測器響應(yīng)特性、核心處理器性能、距離遠近、周圍環(huán)境不同等因素的限制，測溫精度不是很理想，需要進一步提高測溫精度。紅外信號的采集有很多種方法，根據(jù)實際的應(yīng)用需要，綜合考慮系統(tǒng)性能，以前的算法不能完全適用于該測溫系統(tǒng)，需要進行改進。本文所做的具體工作如下:(l)完成了對紅外測溫的原理學習，對測溫儀器誤差的分析。(2) 完成了基于OTP537F2的紅外測溫系統(tǒng)的搭建工作，確定了黑體標定的溫度范圍，針對溫度范圍選取了紅外成像系統(tǒng)的非均勻校正以及增益系數(shù)，最終顯示清晰的圖像。(3)完成了面源黑體的標定工作，在不同條件下，記錄多組數(shù)據(jù)，進行了分析，探索了在面源黑體溫度相同的情況下距離遠近對顯示溫度的影響，完成黑體標定所需要的界面。進行曲線擬合，建立了紅外信號與溫度之間的關(guān)系，并對發(fā)射率進行了校正，提高了測溫的精度。本文雖然取得了一些成果，由于時間的限制，還有許多工作需要進一步完成:(l)處理芯片的速度達到要求，如果選用高級芯片可能效果會更好。(2)進一步提高系統(tǒng)的實時性，優(yōu)化整個系統(tǒng)，達到實際應(yīng)用的目的。(3)本文的標定范圍只有50℃，針對實際應(yīng)用，對不同的測溫范圍進行黑體標定，建立紅外信號與溫度的關(guān)系，擴展測量范圍。參考文獻【1】 戴景民．輻射測溫的發(fā)展現(xiàn)狀與展望．自動化技術(shù)與應(yīng)用，2004【2】 楊春玲，齊超，戴景民，等。低溫目標光譜發(fā)射率建模及弱信號檢測技術(shù)研究【J】．紅外與毫米波學報，2003【3】 李成．用于動物大腦皮層血運監(jiān)測的紅外測溫成像監(jiān)測系統(tǒng)的研制【D】．天津：天津大學生物醫(yī)學工程碩士研究生論文，2007.【4】 齊文娟．發(fā)射率對紅外測溫精度的影響【D】．長春：長春理工大學物理電子學碩士論文，2005.【5】 【6】 【7】 Rumana Aktar. 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