【正文】 同時(shí)感謝實(shí)驗(yàn)室全體老師和同窗們的熱情幫助和支持！。戴老師在繁忙的工作之余，還時(shí)刻關(guān)心我們的學(xué)習(xí)情況，使本人感受到了恩師的厚愛。【9】 崔志尚．溫度計(jì)量與測(cè)試．北京：中國(guó)計(jì)量出版社【J】，1998：【10】 呂崇德．熱工參數(shù)測(cè)量與處理．北京：清華大學(xué)出版社，2001:109128．【11】 Analog inPut16Bit 420mA，020mA DAC AD420【12】 ，1982: 36~48【13】 張維力，王訓(xùn)等. 紅外診斷技術(shù)[M].北京：水利電力出版社，1991，10.……致 謝衷心感謝導(dǎo)師戴景民教授對(duì)本人的精心指導(dǎo)。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。(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。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。(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。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)。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。 以上四個(gè)方面的誤差影響綜合后小于 %。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。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。A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊的量化誤差之和小于 %。一般要求紋波電壓小于 1%，可采用膽電容或電解電容濾波。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。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 %。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。 （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。 （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。 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。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。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。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。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。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(wèn)題。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。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。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。集的程序設(shè)計(jì)。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)。 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。軟件設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)化，模塊化方法，這樣可以提高系統(tǒng)的可靠性，還可以大大降低系統(tǒng)的硬件開發(fā)。 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中主機(jī)的工作主要包括： （1） 控制 A/D 模塊的 A/D 轉(zhuǎn)換； （2） 控制串并轉(zhuǎn)換和其數(shù)據(jù)傳輸； （3） 數(shù)據(jù)處理、發(fā)射率的計(jì)算和物體真溫的計(jì)算； （4） 串口輸出和被測(cè)目標(biāo)溫度的顯示； （5） 控制 D/A 模塊的 D/A 轉(zhuǎn)換。其主要特點(diǎn)如下： ① 寬泛的電源電壓范圍為 12V～32V，輸出電壓范圍為 0V～； ② 帶有 3 線模式的 SPI 或 Microwire 接口，可采集連續(xù)的模擬輸入信號(hào)，采用異步模式時(shí)僅需少量的信號(hào)線； ③ 數(shù)據(jù)輸出引腳可將多個(gè) AD420 器件連接成菊鏈型； ④ 上電初始化時(shí)，其輸出最小值為 0mA，4mA 或 0V； ⑤ 具有異步清零引腳，可將輸出復(fù)位至最小值（0mA、4mA 或 0V）； ⑥ BOOST 引腳可連接一個(gè)外部晶體管來(lái)吸收回路電流，降低功耗； ⑦ 只需外接少量的外部器件，就能達(dá)到較高的精度。AD420 與單片機(jī)的接口方式有兩種：3 線制和異步制。10V 電壓。當(dāng)需要輸出電壓信號(hào)時(shí)，它也能從一個(gè)隔離引腳提供電壓輸出，這時(shí)需外接一個(gè)緩沖器，可輸出 0V～5V，0V～10V，177。AD420 的輸出信號(hào)可以是電流信號(hào)，也可以是電壓信號(hào)。 1 保護(hù)特征：短路保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)。%； 輸入電壓頻率：47～60Hz； 輸出電壓 1 負(fù)載效應(yīng)：177。3%，V2: 177。 本課題所采用的電源模塊特性如下： 低輸出紋波； 寬輸入電壓范圍； 高效率、高精度； 運(yùn)行溫度范圍：10℃～70℃；50℃～70℃按曲線降載； 保存溫度：40℃～+105℃。 為了合理的選擇本課題需要的電源，特對(duì)三種電源方案作了比較，比較結(jié)果如表所示。用戶只需要加很少的外圍的元件即可使用，而且紅外探測(cè)器中集成的光敏電阻與電阻分壓，通過(guò)讀取分壓值即可知道紅外傳感器此時(shí)的溫度環(huán)境。但是功耗太大，必須加很大的散熱片，很不合適。 （2） 自己設(shè)計(jì)開關(guān)電源：開關(guān)電源也是實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換的一種方法，效率很高，但設(shè)計(jì)要比使用線形穩(wěn)壓器復(fù)雜得多。 電源設(shè)計(jì)方案的選擇： （1） 低電壓線形穩(wěn)壓芯片（LDO）：線形穩(wěn)壓芯片是一種最簡(jiǎn)單的電源轉(zhuǎn)換芯片，基本上不用外圍元件。2nA）和開環(huán)增益高（對(duì)于OP07A為300V/mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對(duì)于OP07A最大為25μV），所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場(chǎng)合不需要額外的調(diào)零措施。 ICL7650 介紹ICL7650 是Intersil 公司利用動(dòng)態(tài)校零技術(shù)和CMOS 工藝制作的斬波穩(wěn)零式高精度運(yùn)放,它具有輸入偏置電流小、失調(diào)小、增益高、共模抑制能力強(qiáng)、響應(yīng)快、漂移低、性能穩(wěn)定及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。其導(dǎo)通電阻不恒定，隨電源電壓的增大而減??；控制信號(hào)電平也隨電源電壓增大而增大，在使用時(shí)需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況綜合考慮，添加必要的外圍電路，保證其工作正常。 CD4051 導(dǎo)通電阻小，CD4051 ，速度相對(duì)較快，控制簡(jiǎn)單，適合作為量程轉(zhuǎn)換模塊中選擇放大反饋回路的開關(guān)。 CD4051 的公共輸出端不要加濾波電容（并聯(lián)到地），否則不同通道轉(zhuǎn)換后的電壓經(jīng)電容沖放電后會(huì)引起極大的誤差 禁止輸出端（INH）為高電平時(shí)，所有輸出切斷，所以在應(yīng)用時(shí)此端接地。在使用 CD4051 是必須注意的幾點(diǎn)如下[33]： 使用單電源時(shí)，CD4051 的 VEE 可以和 GND 相連。例如，若模擬開關(guān)的供電電源 VDD=＋5V，VSS=0V，當(dāng) VEE=－5V 時(shí)，只要對(duì)此模擬開關(guān)施加 0～5V 的數(shù)字控制信號(hào)，就可控制幅度范圍為－5V～＋5V 的模擬信號(hào)。 CD4051介紹CD4051 相當(dāng)于一個(gè)單刀八擲開關(guān)，開關(guān)接通哪一通道，由輸入的 3 位地址碼ABC 來(lái)決定。ICL7650和CD4051（選擇不同阻值的反饋電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)）構(gòu)成同向程控放大。 由于紅外傳感器輸出信號(hào)在低于25℃為負(fù)信號(hào)，單片機(jī)不能識(shí)別，因此對(duì)這個(gè)范圍的信號(hào)采取反向放大，使信號(hào)變?yōu)檎盘?hào)，這樣單片機(jī)就能識(shí)別。 由此可見，好的探測(cè)器具有短的響應(yīng)時(shí)間，因而能夠探測(cè)快速變化的紅外熱輻射。存在響應(yīng)峰值，與響應(yīng)峰值相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)叫峰值波長(zhǎng) ，與 對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為截止波長(zhǎng) 。另一種方法指在較低的頻率范圍內(nèi)，探測(cè)器具有平均的光譜響應(yīng)曲線，即響應(yīng)率與頻率無(wú)關(guān)，但是隨頻率升高，響應(yīng)率下降（如圖35b），響應(yīng)率下降到平坦部分?jǐn)?shù)值的 倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率為 ，響應(yīng)時(shí)間定義為：根據(jù)光譜響應(yīng)率與波長(zhǎng)的關(guān)系，可把探測(cè)器分為兩類：一類是無(wú)選擇性的探測(cè)器，它在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有平坦的光譜響應(yīng)曲線（如圖 34a 所示），即與波長(zhǎng) 無(wú)關(guān)，它不存在峰值波長(zhǎng)和截止波長(zhǎng)。 （5） 響應(yīng)時(shí)間：響應(yīng)時(shí)間用來(lái)描述探測(cè)器對(duì)入射熱輻射能響應(yīng)的快慢。 （3） 噪聲等效功率：當(dāng)入射熱輻射在探測(cè)器中產(chǎn)生的信號(hào)電壓 Vs 等于探測(cè)器本身的噪聲電壓 Vn 時(shí)，這入射輻射的功率 E 就叫做噪聲等