針對(duì)普通點(diǎn)式紅外測(cè)溫儀自動(dòng)化、智能化程度較低，不能滿足越來(lái)越高生產(chǎn)需求問(wèn)題，提出一種新結(jié)構(gòu)，安裝CCD，結(jié)合機(jī)械云臺(tái)機(jī)構(gòu)，利用圖像配準(zhǔn)技術(shù)，對(duì)原有普通點(diǎn)式歐普士紅外測(cè)溫儀系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，系統(tǒng)自動(dòng)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(cè)溫技術(shù)推廣應(yīng)用。
一、引言
   紅外測(cè)溫技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)溫技術(shù)相比有大性，很多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程如電力系統(tǒng)、冶金系統(tǒng)中到了廣泛應(yīng)用。紅外測(cè)溫產(chǎn)品有著廣闊應(yīng)用前景。
   目前紅外測(cè)溫產(chǎn)品主要有兩類：點(diǎn)式紅外測(cè)溫儀和面式紅外測(cè)溫儀。面式紅外測(cè)溫儀即紅外熱像儀。現(xiàn)點(diǎn)式紅外測(cè)溫儀就其測(cè)溫性能及其輔助功能上來(lái)說(shuō)紅外熱像儀，主要缺點(diǎn)如下：
（1）遠(yuǎn)距離、小目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)，人為因素影響較大，影響測(cè)溫；
（2）測(cè)溫結(jié)果不利于保存分析，限于局部沒(méi)有效果，不利于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；
（3）不利于遠(yuǎn)程遙控，自動(dòng)化、智能化程度較低。
    紅外熱像儀價(jià)格昂貴，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品價(jià)格20～30萬(wàn)左右，產(chǎn)品價(jià)格更是70～80萬(wàn)左右， 這大大限制了它推廣應(yīng)用，而點(diǎn)式紅外測(cè)溫儀價(jià)格一兩萬(wàn)元左右。就測(cè)溫來(lái)說(shuō)，點(diǎn)式紅外測(cè)溫儀和紅外熱像儀相比相當(dāng)，很多應(yīng)用場(chǎng)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(wèn)題！
二、紅外測(cè)溫基本原理
物體紅外輻射能量大小及波長(zhǎng)分布表面溫度有著十分密切關(guān)系。，對(duì)物體自身紅外輻射測(cè)量，便能準(zhǔn)確確定它表面溫度，紅外測(cè)溫儀就是利用這一原理來(lái)檢測(cè)溫度。
實(shí)際測(cè)量中，所測(cè)量波長(zhǎng)范圍不同，有不同測(cè)溫方法和測(cè)溫儀器，下面以常用全輻射測(cè)溫法為例介紹其原理：
設(shè)物體真實(shí)溫度為T(mén)，發(fā)射率為ε，則測(cè)量該物體總輻射率時(shí)，儀器輸出電信號(hào)為：
Vi＝CεσT 4          （1）
C屬于儀器系統(tǒng)，包括探測(cè)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(cè)溫度T即為物體輻射溫度，它是測(cè)量波長(zhǎng)從到無(wú)限大整個(gè)光譜范圍物體總輻射功率所測(cè)溫度。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
為實(shí)現(xiàn)紅外測(cè)溫儀自動(dòng)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(tái)結(jié)構(gòu)，適應(yīng)了工業(yè)系統(tǒng)遠(yuǎn)程遙控、無(wú)人值守發(fā)展要求。這一裝置可機(jī)遠(yuǎn)程遙控，自動(dòng)將測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)被測(cè)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)360°自由轉(zhuǎn)動(dòng)及上下俯仰角度調(diào)整，并可將特定測(cè)溫點(diǎn)位置存儲(chǔ)單片機(jī)里，實(shí)現(xiàn)對(duì)該測(cè)溫點(diǎn)記憶功能，下對(duì)該點(diǎn)能自動(dòng)測(cè)溫；
（2）加上CCD結(jié)構(gòu)可以將被測(cè)點(diǎn)及周圍圖像用器顯示出來(lái)，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(cè)溫點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)度，測(cè)溫，同時(shí)便于系統(tǒng)智能化及功能拓展；
（3）信號(hào)處理結(jié)果可以網(wǎng)絡(luò)傳輸，進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)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(hào)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較微弱，光學(xué)系統(tǒng)所收集到紅外信號(hào)大小直接影響著測(cè)溫結(jié)果，要實(shí)現(xiàn)測(cè)溫儀測(cè)溫須設(shè)計(jì)一個(gè)光路簡(jiǎn)單、紅外輻射損失小光學(xué)系統(tǒng)。
2、信號(hào)檢測(cè)電路
    探測(cè)器輸出電壓信號(hào)低（μV級(jí)），而信號(hào)噪聲則相對(duì)較大，設(shè)計(jì)與探測(cè)器噪聲相匹配低噪聲放大器及如何低信噪比情況下檢測(cè)出微弱信號(hào)也是實(shí)現(xiàn)測(cè)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(cè)物體黑度系數(shù)、雜和背景光、輻射路徑及大氣衰減等，都會(huì)影響測(cè)溫，如何進(jìn)行溫度補(bǔ)償，測(cè)溫也是實(shí)現(xiàn)紅外測(cè)溫所須解決問(wèn)題。
4、圖像配準(zhǔn)技術(shù)
    測(cè)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(duì)準(zhǔn)，如何充分利用視頻信號(hào)，光學(xué)系統(tǒng)與所測(cè)目標(biāo)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)度，也是要考慮 問(wèn)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(dòng)芯片采用愛(ài)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(cè)溫儀不足，大了系統(tǒng)自動(dòng)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(cè)溫技術(shù)推廣應(yīng)用。此外有些場(chǎng)合中，還可將視頻圖像記錄下來(lái)，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(cè)溫儀--沈陽(yáng)豐澤機(jī)電整理編輯。