【正文】 的可靠性，還可以大大降低系統(tǒng)的硬件開發(fā)。主機(jī)程序流程圖如圖313 所示。 上位機(jī)采用的是 VB 語(yǔ)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(jì)，具有簡(jiǎn)單、易學(xué)、高效的特點(diǎn)，它不但提供了良好的界面設(shè)計(jì)能力，而且在微機(jī)串口通信方面也有很強(qiáng)的功能。串行通信由于高效可靠、價(jià)格便宜，遵循的是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，提供的是事件驅(qū)動(dòng)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(jì)2信號(hào)采集子程序設(shè)計(jì)在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，非接觸紅外溫度采集還需通過(guò)軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn)。采集子程序是一個(gè)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(jī)發(fā)出中斷信號(hào)，單片機(jī)接收到中斷信號(hào)之后進(jìn)入采集中斷服務(wù)程序。集的程序設(shè)計(jì)。3溫度補(bǔ)償?shù)能浖?shí)現(xiàn)原理100150200250300350400第6章 數(shù)據(jù)處理和誤差分析對(duì)測(cè)量?jī)x表來(lái)說(shuō)，來(lái)自各方面的干擾是影響測(cè)量精度的主要因數(shù)。全面、正確地分析誤差，以及合理、科學(xué)地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以大大地提高系統(tǒng)的測(cè)量精度。 本紅外線輻射測(cè)溫儀屬于中低溫測(cè)量，從宏觀分析，其誤差主要來(lái)源于以下四個(gè)方面：一方面是來(lái)自被測(cè)物體本身的輻射特性；第二方面來(lái)自紅外探測(cè)器探測(cè)性能；其次是來(lái)自測(cè)量環(huán)境的影響；最后一個(gè)方面來(lái)自系統(tǒng)的硬件和數(shù)據(jù)處理。其中來(lái)自被測(cè)物體本身和測(cè)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(lái)盡量減少它們對(duì)測(cè)量精的影響。對(duì)于探測(cè)器的誤差來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)選擇最佳的紅外探測(cè)器方法使誤差降低到最低程度。而硬件和軟件設(shè)計(jì)帶來(lái)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(dāng)然硬件和軟件設(shè)計(jì)引起的誤差被克服程度和設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系。第三章介紹的軟硬件的設(shè)計(jì)方案，已經(jīng)充分考慮到了測(cè)量精度的問題。 不確定性誤差 （1） 被測(cè)物體的發(fā)射率誤差：被測(cè)物體向空間輻射的輻射強(qiáng)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(cè)溫儀數(shù)據(jù)處理時(shí)是通過(guò)假設(shè)被測(cè)物體在兩波長(zhǎng)下的發(fā)射率相等來(lái)確定被測(cè)物體溫度的，即假設(shè)被測(cè)物體為灰體，然而實(shí)際上被測(cè)物體不是灰體，也不存在理想的灰體，這樣就給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)一定得誤差，我們可以通過(guò)選取非常接近的兩波長(zhǎng)作為比色測(cè)溫的兩波長(zhǎng)，從而可以盡量減少發(fā)射率對(duì)測(cè)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(duì)于本紅外線輻射溫度儀來(lái)說(shuō)，濕度和溫度對(duì)系統(tǒng)的影響很小，因?yàn)樘綔y(cè)器受到很好的保護(hù)措施，且被測(cè)物體溫度較高，而對(duì)探測(cè)器輸出影響最大的是雜光的影響。另外測(cè)量環(huán)境的變化還會(huì)影響前置放大電路零點(diǎn)的變化，因此在數(shù)據(jù)處理時(shí)用到了零點(diǎn)的扣除，這樣就可以減少環(huán)境引起的誤差對(duì)被測(cè)物體測(cè)量結(jié)果的影響。 （3） 外部噪聲源對(duì)系統(tǒng)的干擾：由于干擾信號(hào)可通過(guò)各種線纜侵入主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部而影響到測(cè)量精度，因而測(cè)控裝置的配線技術(shù)是首先要考慮的，對(duì)于靜電感應(yīng)引起的噪聲，可在信號(hào)線或箱體上包一層金屬導(dǎo)體屏蔽層，并將屏蔽層端點(diǎn)接地。對(duì)于電磁感應(yīng)引起的噪聲，配線時(shí)應(yīng)盡量使信號(hào)線遠(yuǎn)離強(qiáng)電線，以減少互感。（4） 數(shù)字電路對(duì)模擬電路的影響：在測(cè)量系統(tǒng)中，測(cè)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(huì)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(dāng)把這兩類信號(hào)線分開走線，最后通過(guò)一點(diǎn)將它們連接起來(lái)。對(duì) A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)時(shí)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(dú)立的芯片，則它們必須采用獨(dú)立的數(shù)字地和模擬地。 以上四方面對(duì)測(cè)量?jī)x產(chǎn)生的誤差量化后小于 %。 設(shè)計(jì)誤差 設(shè)計(jì)誤差包括硬件設(shè)計(jì)誤差和軟件設(shè)計(jì)誤差，對(duì)于硬件誤差而言，主機(jī)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有探測(cè)器、前置轉(zhuǎn)換和放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換和基于 PIC16F877A 單片機(jī)的軟件和硬件。因此設(shè)計(jì)誤差要分多方面考慮。 （1） 紅外探測(cè)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(cè)器，硅光電二極管輸出光電流信號(hào)在安培之間。%。 （2） 運(yùn)算放大器的誤差：系統(tǒng)采用 AD820 作為前級(jí)信號(hào)轉(zhuǎn)換的運(yùn)算放大器，采用 OP07 作為信號(hào)轉(zhuǎn)換后的運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器的運(yùn)放誤差可分為兩類：靜態(tài)誤差和動(dòng)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(dòng)態(tài)誤差指由于運(yùn)算放大器本身的帶寬不可能無(wú)限大，以及外接無(wú)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(dòng)態(tài)運(yùn)算誤差。運(yùn)放 AD820 和 OP07 的靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差都很小，通過(guò)理論計(jì)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(jì)采用的是獨(dú)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(shí)際上位數(shù)只能達(dá)到 15 位，因?yàn)槠渲械淖罡呶槐硎緮?shù)據(jù)的符號(hào)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(dāng)數(shù)字信號(hào)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(hào)可通過(guò)印制板線間的分布電容和漏電耦合到模擬信號(hào)輸入端引起干擾，因此印制板布線時(shí)應(yīng)使數(shù)字信號(hào)和模擬喜好遠(yuǎn)離或者將模擬信號(hào)輸入端用地線包圍起來(lái)，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(lái)的誤差：在 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)處理方式對(duì)測(cè)量精度也有影響。測(cè)量系統(tǒng)通常要進(jìn)行數(shù)字濾波，然后取出中值，在代入所建立的數(shù)學(xué)模型中進(jìn)行處理得到所要求的物理量。對(duì)輻射測(cè)溫來(lái)說(shuō)，對(duì) 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(cè)溫儀的 A/D 轉(zhuǎn)后，首先對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行種植濾波，然后代入數(shù)學(xué)模型中進(jìn)行計(jì)算，算出發(fā)射率和亮溫，最后得出要求的被測(cè)物體的真實(shí)溫度。量化后誤差小于 %。 以上四個(gè)方面的誤差影響綜合后小于 %。 整個(gè)溫度測(cè)量?jī)x的綜合誤差為： 本章小結(jié)本章系統(tǒng)地分析了誤差的來(lái)源和數(shù)據(jù)的處理方法，由于實(shí)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(duì)系統(tǒng)中的幾個(gè)主要的誤差來(lái)源進(jìn)行了簡(jiǎn)單的定性分析。結(jié) 論本項(xiàng)目具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)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(cè)溫。目前，紅外測(cè)溫技術(shù)受標(biāo)定所使用的面源黑體發(fā)射率、紅外輻射探測(cè)器響應(yīng)特性、核心處理器性能、距離遠(yuǎn)近、周圍環(huán)境不同等因素的限制，測(cè)溫精度不是很理想，需要進(jìn)一步提高測(cè)溫精度。紅外信號(hào)的采集有很多種方法，根據(jù)實(shí)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(cè)溫系統(tǒng)，需要進(jìn)行改進(jìn)。本文所做的具體工作如下:(l)完成了對(duì)紅外測(cè)溫的原理學(xué)習(xí)，對(duì)測(cè)溫儀器誤差的分析。(2) 完成了基于OTP537F2的紅外測(cè)溫系統(tǒng)的搭建工作，確定了黑體標(biāo)定的溫度范圍，針對(duì)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(biāo)定工作，在不同條件下，記錄多組數(shù)據(jù)，進(jìn)行了分析，探索了在面源黑體溫度相同的情況下距離遠(yuǎn)近對(duì)顯示溫度的影響，完成黑體標(biāo)定所需要的界面。進(jìn)行曲線擬合，建立了紅外信號(hào)與溫度之間的關(guān)系，并對(duì)發(fā)射率進(jìn)行了校正，提高了測(cè)溫的精度。本文雖然取得了一些成果，由于時(shí)間的限制，還有許多工作需要進(jìn)一步完成:(l)處理芯片的速度達(dá)到要求，如果選用高級(jí)芯片可能效果會(huì)更好。(2)進(jìn)一步提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)，達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的目的。(3)本文的標(biāo)定范圍只有50℃，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用，對(duì)不同的測(cè)溫范圍進(jìn)行黑體標(biāo)定，建立紅外信號(hào)與溫度的關(guān)系，擴(kuò)展測(cè)量范圍。參考文獻(xiàn)【1】 戴景民．輻射測(cè)溫的發(fā)展現(xiàn)狀與展望．自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2004【2】 楊春玲，齊超，戴景民，等。低溫目標(biāo)光譜發(fā)射率建模及弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)研究【J】．紅外與毫米波學(xué)報(bào)，2003【3】 李成．用于動(dòng)物大腦皮層血運(yùn)監(jiān)測(cè)的紅外測(cè)溫成像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制【D】．天津：天津大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程碩士研究生論文，2007.【4】 齊文娟．發(fā)射率對(duì)紅外測(cè)溫精度的影響【D】．長(zhǎng)春：長(zhǎng)春理工大學(xué)物理電子學(xué)碩士論文，2005.【5】 【6】 【7】 Rumana Aktar. 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