針對普通點(diǎn)式紅外測溫儀自動化、智能化程度較低，不能滿足越來越高生產(chǎn)需求問題，提出一種新結(jié)構(gòu)，安裝CCD，結(jié)合機(jī)械云臺機(jī)構(gòu)，利用圖像配準(zhǔn)技術(shù)，對原有普通點(diǎn)式歐普士紅外測溫儀系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，系統(tǒng)自動化、智能化。，該種方法大大彌補(bǔ)了原有缺點(diǎn)，滿足了生產(chǎn)需要，且成本低廉，利于紅外測溫技術(shù)推廣應(yīng)用。
一、引言
紅外測溫技術(shù)與傳統(tǒng)測溫技術(shù)相比有大性，很多工業(yè)生產(chǎn)過程如電力系統(tǒng)、冶金系統(tǒng)中到了廣泛應(yīng)用。紅外測溫產(chǎn)品有著廣闊應(yīng)用前景。
目前紅外測溫產(chǎn)品主要有兩類：點(diǎn)式紅外測溫儀和面式紅外測溫儀。面式紅外測溫儀即紅外熱像儀?，F(xiàn)點(diǎn)式紅外測溫儀就其測溫性能及其輔助功能上來說紅外熱像儀，主要缺點(diǎn)如下：
（1）遠(yuǎn)距離、小目標(biāo)對準(zhǔn)，人為因素影響較大，影響測溫；
（2）測溫結(jié)果不利于保存分析，限于局部沒有效果，不利于發(fā)現(xiàn)問題；
（3）不利于遠(yuǎn)程遙控，自動化、智能化程度較低。
紅外熱像儀價(jià)格昂貴，國產(chǎn)產(chǎn)品價(jià)格20～30萬左右，產(chǎn)品價(jià)格更是70～80萬左右， 這大大限制了它推廣應(yīng)用，而點(diǎn)式紅外測溫儀價(jià)格一兩萬元左右。就測溫來說，點(diǎn)式紅外測溫儀和紅外熱像儀相比相當(dāng)，很多應(yīng)用場合要求也很高。可不可以采取措施彌補(bǔ)其缺點(diǎn)，而又不太大增加其成本呢？文中就力圖解決這一問題！
二、紅外測溫基本原理
物體紅外輻射能量大小及波長分布表面溫度有著十分密切關(guān)系。，對物體自身紅外輻射測量，便能準(zhǔn)確確定它表面溫度，紅外測溫儀就是利用這一原理來檢測溫度。
實(shí)際測量中，所測量波長范圍不同，有不同測溫方法和測溫儀器，下面以常用全輻射測溫法為例介紹其原理：
設(shè)物體真實(shí)溫度為T，發(fā)射率為ε，則測量該物體總輻射率時(shí)，儀器輸出電信號為：
Vi＝CεσT 4 （1）
C屬于儀器系統(tǒng)，包括探測器響應(yīng)率、電子線路增益；σ為波光茲曼常數(shù)。
推導(dǎo)出：
用此法測溫度T即為物體輻射溫度，它是測量波長從到無限大整個(gè)光譜范圍物體總輻射功率所測溫度。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
為實(shí)現(xiàn)紅外測溫儀自動化和智能化，采用如圖1所示結(jié)構(gòu)。
（1）采用步進(jìn)電機(jī)控制機(jī)械云臺結(jié)構(gòu)，適應(yīng)了工業(yè)系統(tǒng)遠(yuǎn)程遙控、無人值守發(fā)展要求。這一裝置可機(jī)遠(yuǎn)程遙控，自動將測溫系統(tǒng)對準(zhǔn)被測目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)360°自由轉(zhuǎn)動及上下俯仰角度調(diào)整，并可將特定測溫點(diǎn)位置存儲單片機(jī)里，實(shí)現(xiàn)對該測溫點(diǎn)記憶功能，下對該點(diǎn)能自動測溫；
（2）加上CCD結(jié)構(gòu)可以將被測點(diǎn)及周圍圖像用器顯示出來，調(diào)整其焦距把遠(yuǎn)距離小目標(biāo) 點(diǎn)拉近，用可視方法光學(xué)系統(tǒng)與測溫點(diǎn)對準(zhǔn)度，測溫，同時(shí)便于系統(tǒng)智能化及功能拓展；
（3）信號處理結(jié)果可以網(wǎng)絡(luò)傳輸，進(jìn)行遠(yuǎn)程測溫或集中處理，利用實(shí)時(shí)監(jiān)控及控制。
四、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
1、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
光學(xué)系統(tǒng)起到收集紅外輻射并將其聚焦到紅外探頭上作用，紅外信號相對來說比較微弱，光學(xué)系統(tǒng)所收集到紅外信號大小直接影響著測溫結(jié)果，要實(shí)現(xiàn)測溫儀測溫須設(shè)計(jì)一個(gè)光路簡單、紅外輻射損失小光學(xué)系統(tǒng)。
2、信號檢測電路
探測器輸出電壓信號低（μV級），而信號噪聲則相對較大，設(shè)計(jì)與探測器噪聲相匹配低噪聲放大器及如何低信噪比情況下檢測出微弱信號也是實(shí)現(xiàn)測溫功能前提。
3、溫度補(bǔ)償技術(shù)
紅外輻射能受很多因素影響，如被測物體黑度系數(shù)、雜和背景光、輻射路徑及大氣衰減等，都會影響測溫，如何進(jìn)行溫度補(bǔ)償，測溫也是實(shí)現(xiàn)紅外測溫所須解決問題。
4、圖像配準(zhǔn)技術(shù)
測溫儀與熱物體距離較遠(yuǎn)，步進(jìn)電機(jī)也存丟步現(xiàn)象，依靠記錄目標(biāo)點(diǎn)位置很難實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)與目標(biāo)點(diǎn)對準(zhǔn)，如何充分利用視頻信號，光學(xué)系統(tǒng)與所測目標(biāo)點(diǎn)對準(zhǔn)度，也是要考慮 問題。
五、系統(tǒng)邏輯原理圖
整個(gè)系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制，采用了Atmel公司8515芯片，處理速度較快，功能也比較。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片采用愛立信PBM3960和PBL3771芯片。
系統(tǒng)電路如圖2所示。
六、結(jié)論
系統(tǒng)很上彌補(bǔ)了普通點(diǎn)式紅外測溫儀不足，大了系統(tǒng)自動化、智能化，節(jié)約了人力資源，同時(shí)成本大大降低，有利于紅外測溫技術(shù)推廣應(yīng)用。此外有些場合中，還可將視頻圖像記錄下來，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，充分發(fā)揮CCD效用。
本文由歐普士紅外測溫儀--沈陽豐澤機(jī)電整理編輯。
一、引言
紅外測溫技術(shù)與傳統(tǒng)測溫技術(shù)相比有大性，很多工業(yè)生產(chǎn)過程如電力系統(tǒng)、冶金系統(tǒng)中到了廣泛應(yīng)用。紅外測溫產(chǎn)品有著廣闊應(yīng)用前景。
目前紅外測溫產(chǎn)品主要有兩類：點(diǎn)式紅外測溫儀和面式紅外測溫儀。面式紅外測溫儀即紅外熱像儀?，F(xiàn)點(diǎn)式紅外測溫儀就其測溫性能及其輔助功能上來說紅外熱像儀，主要缺點(diǎn)如下：
（1）遠(yuǎn)距離、小目標(biāo)對準(zhǔn)，人為因素影響較大，影響測溫；
（2）測溫結(jié)果不利于保存分析，限于局部沒有效果，不利于發(fā)現(xiàn)問題；
（3）不利于遠(yuǎn)程遙控，自動化、智能化程度較低。
紅外熱像儀價(jià)格昂貴，國產(chǎn)產(chǎn)品價(jià)格20～30萬左右，產(chǎn)品價(jià)格更是70～80萬左右， 這大大限制了它推廣應(yīng)用，而點(diǎn)式紅外測溫儀價(jià)格一兩萬元左右。就測溫來說，點(diǎn)式紅外測溫儀和紅外熱像儀相比相當(dāng)，很多應(yīng)用場合要求也很高。可不可以采取措施彌補(bǔ)其缺點(diǎn)，而又不太大增加其成本呢？文中就力圖解決這一問題！
二、紅外測溫基本原理
物體紅外輻射能量大小及波長分布表面溫度有著十分密切關(guān)系。，對物體自身紅外輻射測量，便能準(zhǔn)確確定它表面溫度，紅外測溫儀就是利用這一原理來檢測溫度。
實(shí)際測量中，所測量波長范圍不同，有不同測溫方法和測溫儀器，下面以常用全輻射測溫法為例介紹其原理：
設(shè)物體真實(shí)溫度為T，發(fā)射率為ε，則測量該物體總輻射率時(shí)，儀器輸出電信號為：
Vi＝CεσT 4 （1）
C屬于儀器系統(tǒng)，包括探測器響應(yīng)率、電子線路增益；σ為波光茲曼常數(shù)。
推導(dǎo)出：
用此法測溫度T即為物體輻射溫度，它是測量波長從到無限大整個(gè)光譜范圍物體總輻射功率所測溫度。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
為實(shí)現(xiàn)紅外測溫儀自動化和智能化，采用如圖1所示結(jié)構(gòu)。
（1）采用步進(jìn)電機(jī)控制機(jī)械云臺結(jié)構(gòu)，適應(yīng)了工業(yè)系統(tǒng)遠(yuǎn)程遙控、無人值守發(fā)展要求。這一裝置可機(jī)遠(yuǎn)程遙控，自動將測溫系統(tǒng)對準(zhǔn)被測目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)360°自由轉(zhuǎn)動及上下俯仰角度調(diào)整，并可將特定測溫點(diǎn)位置存儲單片機(jī)里，實(shí)現(xiàn)對該測溫點(diǎn)記憶功能，下對該點(diǎn)能自動測溫；
（2）加上CCD結(jié)構(gòu)可以將被測點(diǎn)及周圍圖像用器顯示出來，調(diào)整其焦距把遠(yuǎn)距離小目標(biāo) 點(diǎn)拉近，用可視方法光學(xué)系統(tǒng)與測溫點(diǎn)對準(zhǔn)度，測溫，同時(shí)便于系統(tǒng)智能化及功能拓展；
（3）信號處理結(jié)果可以網(wǎng)絡(luò)傳輸，進(jìn)行遠(yuǎn)程測溫或集中處理，利用實(shí)時(shí)監(jiān)控及控制。
四、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
1、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
光學(xué)系統(tǒng)起到收集紅外輻射并將其聚焦到紅外探頭上作用，紅外信號相對來說比較微弱，光學(xué)系統(tǒng)所收集到紅外信號大小直接影響著測溫結(jié)果，要實(shí)現(xiàn)測溫儀測溫須設(shè)計(jì)一個(gè)光路簡單、紅外輻射損失小光學(xué)系統(tǒng)。
2、信號檢測電路
探測器輸出電壓信號低（μV級），而信號噪聲則相對較大，設(shè)計(jì)與探測器噪聲相匹配低噪聲放大器及如何低信噪比情況下檢測出微弱信號也是實(shí)現(xiàn)測溫功能前提。
3、溫度補(bǔ)償技術(shù)
紅外輻射能受很多因素影響，如被測物體黑度系數(shù)、雜和背景光、輻射路徑及大氣衰減等，都會影響測溫，如何進(jìn)行溫度補(bǔ)償，測溫也是實(shí)現(xiàn)紅外測溫所須解決問題。
4、圖像配準(zhǔn)技術(shù)
測溫儀與熱物體距離較遠(yuǎn)，步進(jìn)電機(jī)也存丟步現(xiàn)象，依靠記錄目標(biāo)點(diǎn)位置很難實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)與目標(biāo)點(diǎn)對準(zhǔn)，如何充分利用視頻信號，光學(xué)系統(tǒng)與所測目標(biāo)點(diǎn)對準(zhǔn)度，也是要考慮 問題。
五、系統(tǒng)邏輯原理圖
整個(gè)系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制，采用了Atmel公司8515芯片，處理速度較快，功能也比較。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片采用愛立信PBM3960和PBL3771芯片。
系統(tǒng)電路如圖2所示。
六、結(jié)論
系統(tǒng)很上彌補(bǔ)了普通點(diǎn)式紅外測溫儀不足，大了系統(tǒng)自動化、智能化，節(jié)約了人力資源，同時(shí)成本大大降低，有利于紅外測溫技術(shù)推廣應(yīng)用。此外有些場合中，還可將視頻圖像記錄下來，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，充分發(fā)揮CCD效用。
本文由歐普士紅外測溫儀--沈陽豐澤機(jī)電整理編輯。
