【正文】 代故障檢測(cè)非接觸技術(shù)指標(biāo)的要求，本文討論了這種非接觸紅外輻射溫度測(cè)量技術(shù)，這種技術(shù)通過(guò)測(cè)量物體的紅外輻射而達(dá)到測(cè)量物體溫度的目的。 本論文的第一章簡(jiǎn)要地介紹了現(xiàn)代測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展背景、紅外輻射測(cè)溫原理以及本測(cè)溫儀的總體設(shè)計(jì)方案；第二章系統(tǒng)地介紹了紅外測(cè)溫儀的硬件設(shè)計(jì)及其各硬件模塊的功能與原理圖；第三章則概述性的介紹了本紅外測(cè)溫儀的軟件設(shè)計(jì)，以流程圖的方式介紹了各個(gè)功能的具體實(shí)現(xiàn)。這其中的不足之處，請(qǐng)各位老師加以批評(píng)指正。本紅外測(cè)溫儀設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)也正是基于此。 167。目前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日益需要的是在特殊條件 (如高溫、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)電磁場(chǎng)條件下或較遠(yuǎn)距離 )下的溫度測(cè)量技術(shù)。 一、紅外溫度測(cè)量技術(shù) 非接觸式紅外測(cè)溫也叫輻射測(cè)溫，一般使用熱 電型或光電探測(cè)器作為檢測(cè)元件。 在這種溫度測(cè)量技術(shù)中紅外溫度傳感器的選擇是非常重要的，而且不僅在點(diǎn)溫度測(cè)量中要使用紅外溫度傳感器，大面積溫度測(cè)量也可使用紅外溫度傳感器。 二、紅外溫度傳感器 紅外溫度傳感器按照測(cè)量原理可以分為兩類(lèi) :光電紅外溫度傳感器和熱電紅外溫度傳感器。 3 熱電紅外溫度傳感器是利用紅外輻射的熱效應(yīng)，通過(guò)溫差電效應(yīng)、熱釋電效應(yīng)和熱敏電阻等來(lái)測(cè)量所吸收的紅外輻射，間接地測(cè)量輻 射紅外光物體的溫度。它的測(cè)量距離大約為 30米，測(cè)量回應(yīng)時(shí)間大約為 。 167。黑體的光譜輻射出射度由普朗克公式確 定， 即 ： 21 /51 1CCM e? ???? ? 下圖 11 是不同溫度下的黑體光譜輻射度圖： 圖 11 不同溫度下的黑體光譜輻射度 從 上 圖中曲線(xiàn)可以看出黑體輻射具有幾個(gè)特征 : ① 在任何溫度下，黑體的光譜輻射度都隨著波長(zhǎng)連續(xù)變化，每條曲線(xiàn)只有一個(gè)極大值； ② 隨著溫度的升高，與光譜輻射度極大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)減小。 4 二 、 紅外測(cè)溫的方法 依據(jù)測(cè)溫原理的不同，紅外測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)有三種方法，通過(guò)測(cè)量輻射物體的全波長(zhǎng)的熱輻射來(lái)確定物體的輻射溫度的稱(chēng)為全輻射測(cè)溫法；通過(guò)測(cè)量物體在一定波長(zhǎng)下的單色輻射亮度來(lái)確定它的亮度溫度的稱(chēng)為亮度測(cè)溫法；如果是通過(guò)被測(cè)物體在兩個(gè)波長(zhǎng)下的單色輻射亮度之比隨溫度變化來(lái)定溫的稱(chēng)為比色測(cè)溫法。比色測(cè)溫法的光學(xué)系統(tǒng)可局部遮擋，受煙霧灰塵影響小，測(cè)溫誤差小，但必須選擇適當(dāng)波段，使波段的發(fā)射率相差不大。選用這種方法是因?yàn)?中低溫物體的波長(zhǎng)較大，輻射信號(hào)很弱，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，但它的測(cè)溫精度稍差，受物體輻射率影響大。線(xiàn)性化處理后得到物體的表觀溫度，需進(jìn)行輻射率修正為真實(shí)溫度， 其 校正式為 ： 4 ()TrT T?? 式中 Tr—— 輻射溫度 (表觀溫度 ) ε(T)—— 輻射率，取 ～ 由于調(diào)制片輻射信號(hào)的影響，輻射率修正后的真實(shí)溫度為高于環(huán)境的溫度，還必須作 環(huán)溫補(bǔ)償，即真實(shí)溫度加上環(huán)溫才能最終得到被測(cè)物體的實(shí)際溫度。 紅外測(cè)溫系統(tǒng)的方案介紹 紅外測(cè)溫技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中，在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)，設(shè)備在線(xiàn)故障診斷和安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了著重要作用。 用紅外測(cè)溫儀，你可連續(xù)診斷電子連接問(wèn)題和查找連接處的熱點(diǎn)，以檢測(cè) 設(shè)備的 功能狀態(tài)， 還 可 檢驗(yàn)電池組件和功率配電盤(pán)接線(xiàn)端子，開(kāi)關(guān)齒輪或保險(xiǎn)絲連接，防止能源消耗 。該設(shè)計(jì)方案主要包括：軟件設(shè)計(jì)部分與軟件設(shè)計(jì)部分 。 1℃ ； 2：溫度測(cè)量的分辨率 ℃： 2： LED 顯示； 3：電源： DC 5V177。 STC89C51 單片機(jī)是本系統(tǒng)的控制中心，它負(fù)責(zé)控制啟動(dòng)溫度測(cè)量、接收測(cè)量數(shù)據(jù)、計(jì)算溫度值、并根據(jù)取得的鍵值控制顯示過(guò)程；紅外測(cè)溫模塊負(fù)責(zé)溫度數(shù)據(jù)的采集、測(cè)量，并將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)端口傳送給 STC89C51 單片機(jī)； RS232 轉(zhuǎn)換電路模塊可以使單片機(jī)方便地同 PC 機(jī)進(jìn)行串口通信，并 可以同時(shí)接收或傳送外部送來(lái)的資料 ；通過(guò)鍵盤(pán)模塊可以方便地進(jìn)行測(cè)溫及各種操作； LED 顯示模塊把測(cè)量的溫度值直觀地顯示給 觀測(cè)者；電源模塊負(fù)責(zé)本紅外測(cè)溫儀電源的 6 供應(yīng)。 主程序模塊主要完成系統(tǒng)初始化，溫度的檢測(cè)，串行口通信，鍵盤(pán)和顯示等功能。 紅外測(cè)溫模塊包括：獲取溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算溫度值。 顯示模塊：獲取并處理相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)， 在此紅外測(cè)溫儀的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘的設(shè)置是相當(dāng)重要的，通過(guò)時(shí)鐘的設(shè)置才能獲得良好的時(shí)鐘頻率，這個(gè)時(shí)鐘頻率是整個(gè)軟件系統(tǒng)是否能正常有序地運(yùn)行的關(guān)鍵。通過(guò)劃分模塊的方法，可以把一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題分割成幾個(gè)相對(duì)容易解決的問(wèn)題，分別予以解決，大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的難度。 單片機(jī)處理模塊 該紅外測(cè)溫儀是以 STC89C51單片機(jī)為核心器件，此單片機(jī)模塊的工作原理是：加載相應(yīng)程序的 STC89C51 單片機(jī)把紅外測(cè)溫模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)加以處理，送 LED 顯示屏顯示。而此儀器的震蕩電路選用的是晶體震蕩電路，其具體電路如圖 21 左邊下部分。 單片機(jī)作為紅外測(cè)溫儀的核心處理部件，它關(guān)系到整個(gè)儀器的性能指標(biāo)。本測(cè)溫儀選擇的 STC89C51RC單片機(jī) ，下面是 STC89C51RC單片機(jī)相關(guān)資料信息： STC89C51RC 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾 /高速 /低功耗的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘/機(jī)器周期可任意選擇，最新的 D 版本內(nèi)部集成 MAX810 專(zhuān)用復(fù)位電路。對(duì)于一些尚未定型的設(shè)計(jì)可以一邊設(shè)計(jì)一邊完善，加快了設(shè)計(jì)速度，減少了一 些軟件缺陷風(fēng)險(xiǎn)。下圖 22 是此單片機(jī)的引腳圖： 9 圖 22 STC89C51RC 單片機(jī)引腳圖 一 、 STC89C51RC 單片機(jī)的特點(diǎn) ： 1. 增強(qiáng)型 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期 8051 CPU； 2. 工作電壓： ； 3. 工作頻率范圍： 040MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80M，實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz； 4. 4k 的 Flash 程序存儲(chǔ)器； 5. 片上集成 512 字節(jié) RAM； 6. ISP/IAP，無(wú)須專(zhuān)用編程器 /仿真器； 7. 通用 I/O 口 ，復(fù)位后： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0 口開(kāi)漏輸出，作為總線(xiàn)擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)需加上拉電阻； 8. EEPROM 功能； 9. 看門(mén)狗； 10．內(nèi)部集成 MAX810 專(zhuān)用復(fù)位電路（外部晶體 20M 以下時(shí)，可省略復(fù)位電路） 11．共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器 0 還可以當(dāng)成 2 個(gè) 8 位定時(shí)器使用； 12．外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒； 13．超低功耗，正常工作模式，典型功耗 2mA；掉電模式，典型功耗 ，可由 外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序； 14． 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針； 15．通用異步串行口（ UATR），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UATR； 16．工作溫度范圍： 0－ 75℃ /－ 40～＋ 85℃； 10 17．封裝形式： PDIP40/PLCC44/PQFP44。 （ 2） RST： 單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端 ； （ 3） ALE: 地址鎖存有效信號(hào)輸出端； （ 4） PSEN ：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端。 紅外測(cè)溫模塊 此紅外測(cè)溫模塊采用非接觸手段，解決了傳統(tǒng)測(cè)溫中需要接觸的問(wèn)題，具有回應(yīng)速度快，測(cè)量精度高，測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。 圖 23 是紅外測(cè)溫模塊電路圖： 圖 23 紅外測(cè)溫電路模塊 面對(duì)目前眾多的紅外檢測(cè)器件產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)中選擇合適的紅外檢測(cè)器已成為一個(gè)重要問(wèn)題。 本紅外測(cè)溫儀選用了凌陽(yáng)公司生產(chǎn)的型號(hào)為 TN9的 紅外探測(cè)器作為測(cè)溫模塊，它是一種 集成的紅外探測(cè)器，內(nèi)部有溫度補(bǔ)償電路和線(xiàn)性處理電路，因此簡(jiǎn)化了 11 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)