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1、片上系统SOC中文核心期刊《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2008年第24卷第8-2期文章编号:1008-0570(2008)08-2-0158-03基于SOC的高精度红外测温系统设计Adesignofainfraredtemperaturemeasuringsystembasedonsoc(武汉科技大学)罗元郝国法LUOYuanHAOGuo-fa摘要:本文介绍了一种基于SOC的红外线电力测温系统,该系统采用红外热电堆传感器采集温度信号,然后送至12位高速AD进行模数转换,并对结果进行纠正后显示,且系统可以与计算机通过RS485通讯,将采集的数据传输到上位机处理。关键词:SOC;红外
2、测温文献标识码:A中图分类号:TP368Abstract:Thispaperdescribesainfraredtemperaturemeasuringsystembasedonsoc,Thesystemusesinfraredthermopilessensortocollecttemperaturesignals,thensenttohigh-speedADof12bitsforanalog-digitalconversion.Thendisplaytheresultscorrected.Besides,thesystemcancommunicatewiththecomputerth
3、roughRS485.Thedatacollectedwillbetransmittedtothehostcomputertoprocess.技Keywords:soc;infraredtemperaturemeasuring术红外测温仪的工作原理如图1所示:被测物体辐射出的引言红外能量通过空气传送到红外测温仪的物镜,物镜把红外线创温度测量主要有两种方式:一种是传统的接触式测量,另汇聚到红外探测器上,探测器将辐射能转换成电信号,又通一种是以红外测温为代表的非接触式测量。传统的温度测量不过前置放大器、主放大器将信号放大、整形、滤波后,经过A/新仅反应速度慢,而且必须与被测物体接触。红外测
4、温以红外传D转换电路处理后输入微处理器。微处理器进行环境温度补感器为核心进行非接触式测量,特别适用于高温和危险场合的偿,并对温度值进行校正后驱动显示电路显示温度值。同时,非接触测温,得到了广泛的应用。本文将详细介绍如何设计基微处理器还发出相应的报警信号,并且接受按键输入的发射于SOC级微处理器的高精度红外测温系统,及其在电力温度检率以完成发射率设定。测、设备故障诊断方面的应用。2系统硬件设计1红外测温仪的工作原理本红外线温度检测系统主要由传感器A2PTMI﹑LM358自然界一切温度高于绝对零度的物体,都在不停地向外发有源滤波电路﹑AD转换电路﹑微处理器﹑显示电路等几个部出红外线。物体发
5、出的红外线能量大小及其波长分布同它的表分组成。因为传感器输出的信号为0-5V,刚好满足AD转换面温度有密切关系,物体的辐射能量与温度的4次方成正比,的要求,故在本设计中省略了放大电路,只对传感器的信号其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合普朗克定律。因此进行了滤波处理。另外,本系统还有信号变换电路输出4～我们通过测量物体辐射出的红外能量的大小就能测定物体的20mA、1～5V等模拟信号,并有RS232、RS485接口输出数字表面温度。微小的温度变化会引起明显的辐射能量变化,因此信号来与上位机通信。利用红外辐射测量温度的灵敏度很高。实际物体的辐射度除了2.1传感器A2PTMI原理及其应用依
6、赖于温度和波长外,还与构成该物体的材料性质及表面状态PerkinElmerA2TPMI是一种内部集成了专用信号处理电等因素有关。只要引入一个随材料性质及表面状态变化的辐射路以及环境温度补偿电路的多用途红外热电堆传感器,这种集系数,则就可把黑体的基本定律应用于实际物体。这个辐射系成红外传感器模块将目标的热辐射转换成模拟电压。该传感器数,就是发射率ε,或称之为比辐射率,其定义为实际物体与同自带距离系数D:S=8:1的光学系统,通过该透镜接收空气中的温度黑体辐射性能之比,该系数表示实际物体的热辐射与黑体红外辐射,然后转换成相应的电压信号,该信号通过一个8bit辐射的接近程度,其值在0和1的数
7、值之间。分辨率的可编程放大器放大。根据热电堆温度测量原理,热电堆电压可能是正或者负,取决于目标温度是否高于或者低于A2TPMI的环境温度。为了使负电压信号能在单电源系统处理,所有的内部信号都连接到1.255V内部电压参考(Vref),作为虚拟模拟地信号。为了热电堆放大电路偏置电压的调整,放大图1红外测温仪的工作原理图器上带了一个能产生有8bit分辨率偏置电压的可编程调整罗元:硕士研究生部分。此外,A2TPMI内部还集成有温度传感器来探测环境温基
