一种基于fpga的红外测温装置及温度补偿校准方法

技术领域

本发明涉及一种基于fpga的红外测温装置及温度补偿校准方法，属于红外测温及温度补偿校准技术领域。

背景技术

在物体温度测量领域，红外成像测温也因其非接触测量方式、测量范围广、测温速度快、灵敏度高等优势，得到广泛的应用。物体的红外辐射能量的大小按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，测温仪的光学系统在探测器上转为电信号并通过红外成像测温的显示部分显示出被测物体的表面温度，便能准确地测定它的表面温度。然而现有技术中，传感红外测温无法对100米以上精准测温，如果需要实现远距离红外成像精准测温，首先需要实现远距离的成像，其次建立一个温度补偿机制和自校验是关键。

为了解决上述技术问题，特提出一种新的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于fpga的红外测温装置及温度补偿校准方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于fpga的红外测温装置及温度补偿校准方法，所述方法包含下述步骤：

步骤一，采用70mm长焦镜头和探测器Tau2探测器组合成光学成像系统；由调制电机GM12-N20精准控制长焦镜头的聚焦和变倍，实现远距离的红外成像；

步骤二，FPGA处器器连接探测器、温度传感器、光线传感器、距离传感器、湿度传感器、角度传感器，根据以上传感器数据，植入补偿机制算法，实现红外成像的远距离测温。

优选地，该基于fpga的红外测温装置及温度补偿校准方法还包括被测物体的红外辐射亮度公式，所述被测物体的红外辐射亮度公式为：

L

其中T

优选地，该基于fpga的红外测温装置及温度补偿校准方法还包括作用于热像仪的红外辅射照度公式，所述作用于热像仪的红外辅射照度公式为：

E

其中，ε

优选地，该红外测温装置及温度补偿校准方法还包括在探测器工作波段上对入射的辐射进行积分，将转化为与辐射量正比的电信号，红外辐射的功率与电信号转换公式，所述在探测器工作波段上对入射的辐射进行积分，将转化为与辐射量正比的电信号，红外辐射的功率与电信号转换公式为：

V

其中V

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用基于FPGA远距离红外测温，利用自身传感器实时数据结合测温算法和温度补偿算法在100米远距离红外测温精度达到±2°。具体的：

(1)采用70mm长焦镜头和探测器Tau2探测器组合成光学成像系统；由调制电机GM12-N20精准控制长焦镜头的聚焦和变倍，实现远距离的红外成像。

(2)FPGA处器器连接探测器、温度传感器、光线传感器、距离传感器、湿度传感器、角度传感器，根据以上传感器数据，植入补偿机制算法，实现红外成像的远距离测温。

附图说明

图1为本发明工作原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅说明书附图，本发明提供一种技术方案：一种基于fpga的红外测温装置及温度补偿校准方法，所述方法包含下述步骤：

步骤一，采用70mm长焦镜头和探测器Tau2探测器组合成光学成像系统；由调制电机GM12-N20精准控制长焦镜头的聚焦和变倍，实现远距离的红外成像；

步骤二，FPGA处器器连接探测器、温度传感器、光线传感器、距离传感器、湿度传感器、角度传感器，根据以上传感器数据，植入补偿机制算法，实现红外成像的远距离测温。

算法如下：

被测物体的红外辐射亮度(在指定波长λ单位波长间隔内的辐射亮度)为：

L

其中T

作用于热像仪的红外辅射照度为：

E

其中，ε

在探测器工作波段上对入射的辐射进行积分，将转化为与辐射量正比的电信号，红外辐射的功率与电信号转换公式为：V

其中V

远距红外补偿算法

对于同一被测目标物，随着测温距离的不同，红外测温仪所测得的数据也有所不同，为了提高红外测温仪的测量精度，就有必要对测量的数据进行补偿。

进行测量温度y与标准温度f(x，y)的数据关系，结合测试距离x得到数据模型：

f(x，y)＝ax+by+cxy+kx

通过fpga处理器并将数学模型写入，经过计算后得到补偿后的不同距离处补偿数据。通过以上红外测温基础数据和红外补偿算法，达到远距离红外成像测温。

本发明所要解决的技术问题是基于FPGA的远距离自校验红外精准测温，在100米以上对5cm*5cm物体表面进行精准测温。具体技术方案中：

1、首先要设计FPGA硬件，接入环境温度传感器、湿度传感器、光线传感器、设备机体温度传感器、距离传感器、角度传感器；

2、设计红外成像测温模块，长焦距红外快速变焦镜头加红外测温芯片；实现远距离热成像红外测温。

3、装置自动采集温度、湿度、光感、距离、角度传感器数据，选择物体类别发射率。FPGA硬件根据传感器参数、发射率自动校准和温度数据补偿提高测量精度。

4、对红外测量温度数据进行本地存储、分析、和传输。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。