基于SOC的高精度红外测温系统设计

1 实验数据处理及发射率整定

2 实验数据的最小二乘法拟合

对于一个测量系统，其精度和准确度是非常重要的。虽然本设计选用 12位AD，给本设计的高精度奠定了基础，但是由于传感器，AD等电子器件自身不可避免的误差和外界的干扰，测量结果难免会有些偏差。因此和研究其他仪器仪表一样，在本设计中，也进行了大量实验，通过对实验数据的处理，进一步提高了准确度。采用的主要方法是曲线拟合的最小二乘法。现将其原理介绍如下：

在函数的最佳平方逼近中,函数 f(x)∈C[a,b]，如果 f(x)只在一组离散点集{xi，i=0,1,…,m}上给定，那么我们就需要对实验数据{（xi，yi），i=0,1,…,m}进行曲线拟合，其中，yi= f(xi)。若要求函数 y=S （(*)x）与所给数据{（xi，yi），i=0,1,…,m}拟合，则误差δi= S *（x）-yi。设Φ 1（x），Φ2（x），…, Φn（x）是C[a,b]上线性无关函数族，在Φ =span{Φ1（x），Φ2（x），…, Φ n（x）}中找一函数S （(*)x），使其误差平方和最小即可。因为实验数据量很大，故在实际运算中，可以借助 MATLAB等数学工具，通过调用或者编写相关函数来完成曲线拟合，最后选择适当的结果输出。

4．2 发射率ε的整定

根据红外测温的原理，我们在检测时，应该首先明确被测物体的发射率。在较高的测温应用中，应实际测定被测对象的发射率ε，否则将造成严重的误差。而对于电力设备，其发射率一般在 0.85-0.95之间。测得的是被测对象的黑体辐射温度，在实际测量应用中，需要把黑体辐射温度 T P换算到真实温度T。换算公式为:T=T Pε-¼

发射率确定方法如下：首先选定一个被测物体，确定被测物体的真实温度 T（例如温300K），当然也可以选择其它温度，温度值可以通过热电阻或者其它测温设备测出来。然后，将测温系统，对准被测物体，得到一个温度值 T P=T0,通过以上公式，得到ε的设定值；然后将ε值输入系统，再测试，通过微调ε值，直到 T 0= T时，所得到的ε值，就是该物体的实际发射率。同一种被测物体的实际发射率ε，基本上是一样的。如果被测物体的材料，形状有变化，将改变它的发射率，用同样的方法可以测出它的实际发射率。本设计中有发射率设定，调整部分，可以方便调整发射率的值，这样，使用同一个测温设备，通过调整发射率，满足各种材料的测温要求。

六.结束语

非接触红外测温仪采用红外技术可快速方便地测量物体的表面温度。不需要机械的接触被测物体而快速测得温度读数。只需瞄准，即可在显示屏上读出温度数据。红外测温仪重量轻、体积小，使用方便，并能可靠地测量热的、危险的或难以接触的物体，而不会污染或损坏被测物体。另外，红外测温仪每秒可测若干个读数，而接触测温仪每次测量就需要数秒的时间。经实验对比，本测温仪和美国福禄克公司生产的红外测温仪的误差在一度以内，但本测温仪有参数设定功能并且价格较低，因此本测温仪具有较高的性价比，目前已应用于电力设备中，对高压柜中的铜板温度进行监测，效果良好。

创新观点：将热电堆红外传感器应用于测温系统，并且采用 SOC级微处理器控制，从而实现了快速，精确测量。并将多个温度表的数据统一用上位机的数据库管理，实现了一个功能完善的复杂系统。