具有无线数据传输功能的红外测温仪的设计

用测温仪的温度要求。光谱响应范围8～14μm，应用于工业现场的被测物的辐射波长主要在2.5～15μm之间，峰值波长在9.5μm处，其中8～14μm波段辐射能占总辐射能的半数以上。光学分辨率为13:1，响应时间150ms满足本课题的技术要求。

3 具有无线通信功能的红外测温系统

典型的红外测温系统由被测对象、红外测温主机、发射传输装置及接收装置组成。本文采用测量主机与无线通信从机的双机模式实现。图3为测量主机原理框图，测量主机完成红外温度数据的采集处理，由红外探测系统和单片机MSP430F149组成。采用多路AD芯片(MSP430内部AD)实现模拟量到数字量的转换，并且留有其它模拟量的测量通道，可扩展诸如湿度等其他模拟量的监控。为了补偿环境温度可连接环境温度传感器DS18B20。采用无线收发模块PTR8000实现数据的无线传输，PTR80005特有内置环形天线，可直接与单片机连接，无须外接其他器件，实现数据的无线收发。

无线通信从机实现数据的接收。为了完成PTR8000与PC机的数据交换，在无线通信从机中使用RS232接口。在监控PC机上，采用C++开发上位机的人机接口界面。系统电路(见图4)分为测温及发射板(测量主机)、接收板(无线通信从机)。

该系统中主机的任务是完成数据采集与处理，包括进行A/D转换、环境温度补偿，对即将传送来的数字信号进行组织处理。发射端的PTR 8000将单片机的信息调制成射频信号发出，接收端的PTR8000模块将接收到的信息解调成为TTL电平，由单片机处理后经由RS232接口送到PC，供计算机后期处理。

系统的整体框图如图5所示。由于被测物体的发射率难以准确确定，在系统设计中，为了尽可能地提升系统精度，获得较为满意的增益，把放大器最后一级的放大倍数设计成可调的。

我们研制了以CM测温头为探测元件的红外测温系统，如图6所示。测温仪的工作流程：经聚焦后的红外辐射能入射到探测器上，为保证测量精度，输出信号首先经过前置放大、后级放大，然后经过滤波、积分电路恢复为探头所接收的红外辐射功率信号，最后经峰值保持电路检测出红外辐射的最大功率，此数据加上温度传感器的补偿值进行AD转化，在CPU中依据一定的算法计算并显示出被测物的绝对温度。在需要时，可以将温度数据通过无线的方式发送出去。

4 系统试验与结论

考虑到系统的测温范围在500℃以下及其它因素，实验采用干体炉作为热源，该热源最高可达850℃左右，环境温度选为18℃，即291.15K。假定发射率为0.97。表1为系统测温数据。图8为实验数据图表，数据源来自表1。

实验表明，本测温仪能够实现温度测量，并在计算机上实时显示测量结果，还可进行无线数据传输。测量范围为0～500℃，测量精度为±3℃或1%，测量重复性为0.3%。完全满足一般工业检测标准要求。

由于实验环境和条件的限制，还有一些方面有待完善；

(1)物体发射率是一个不定因素，直接影响到系统的测量精度。改善软件智能度，使发射率可以调节；
(2)抑制环境干扰、提高抗干扰能力是以后努力的方向。