非接触智能测温系统的设计原理

　　温度是确定物质状态的参数之一,在许多工业中温度信息的获得具有很重要的意义。

　　温度测量的方法大致可区分为两大类——接触法测温和非接触法测温。在接触法测温中,一般采用热电偶作为传感器,由于热电偶具有成本高而且易损坏的缺点。故国内外都开始致力于非接触测温系统的研究设计。

　　非接触测温目前仍以辐射测温为主,辐射温度计具有响应速度快、分辨率高、不易损坏等优点。对于一些旋转物体、移动物体、热容量较小的物体和腐蚀性较强的物体,在采用接触法测温不可能的情况下,辐射测温法被广泛的应用着。

　　1　总体设计

　　该系统是以单片机8031为控制器进行设计的,在单片机的周围,配有运算放大器,A/D转换器,程序存储器,液晶显示器及键盘等部件,结构如图1所示:

　　系统中ICL7650将传感器输出的微弱信号放大,A/D转换器将放大的模拟信号转化为数字信号,8031接收此信号,并加处理转化为温度显示出来。EPROM存储了监控程序及数据处理程序,E ²PROM用于存储数据表格及其他参数,键盘设有16个数字键和6个功能键。采用液晶显示,可大大降低功耗。

　　2　系统的软件设计

　　2.1　监控程序

　　系统的监控程序由初始化程序、显示程序和键盘管理程序组成。监控程序的工作流程图如图2所示。

　　各功能键相应功能如下:

　　MON为返监控键,进入监控状态;EXEC为运行键,按下此键表明进入测温状态;JHZNG为校正键,此键按下可使系统处于表格建立状态,此时用户可通过键盘敲入数字,并将数字存于存储器的相应单元中去;BJING为报警键;GREN为数字确认键,此键可完成对所敲入数字进行确认转入对数字的存储处理。

　　2.2　数据处理方法

　　本系统在对实时信号进行处理时采用的是线性插值法,此方法要求系统中有用于数据处理的数据表格,而表格是根据传感器的定标数据而获得的。

　　2.2.1　传感器性能参数处理

　　传感器的定标数据可通过多次实验得到,也可由厂家获得,由定标得到的数据为一组指数曲线,事实上传感器的输出信号与所测温度成以下关系。

　　因任何物体都产生辐射,黑体的光谱辐射功率E(λT)与绝对温度T之间的关系是由普郎克定律确定的:

　　对于实际物体(黑体),还要考虑到物体的光谱发射率ε(λ,T),

　　光电元件接受被测目标发出的总光谱辐射所产生的光电信号V(T)