CN202631115U - 热红外测温信号处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热红外测温信号处理系统，涉及红外信号测量技术领域，所述系统包括：红外焦平面阵列探测器、视频解码模块、数字信号处理器、环境温度采集器及测距模块，所述红外焦平面阵列探测器与所述视频解码模块连接，所述视频解码模块、环境温度采集器及测距模块分别与所述数字信号处理器连接。本实用新型考虑到距离和环境温度对测量结果的影响，提高了温度测量的精确度，且具有分辨率高、适应性强、应用范围广等特点。

Description

热红外测温信号处理系统

技术领域

本实用新型涉及红外信号测量技术领域，特别涉及一种热红外测温信号处理系统。

背景技术

红外测试仪是一种非接触式测温仪器，它包括光学系统、电子线路，再将信息进行调制、线性化处理后达到指示、显示及控制的目的。目前国内外各种红外测试仪均是对待测物体进行直接测量，但并未考虑到距离和环境温度对测量结果的影响，导致温度测量的测量结果误差较大。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是：如何提高温度测量的精确度。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种热红外测温信号处理系统，所述系统包括：红外焦平面阵列探测器、视频解码模块、数字信号处理器、环境温度采集器及测距模块，所述红外焦平面阵列探测器与所述视频解码模块连接，所述视频解码模块、环境温度采集器及测距模块分别与所述数字信号处理器连接，

所述红外焦平面阵列探测器获得待测区域的红外图像，并将所述红外图像发送至所述视频解码模块，所述视频解码模块将所述红外图像进行格式转换，所述环境温度采集器获得所述待测区域周围的环境温度，所述测距模块获得所述待测区域与所述系统之间的距离，所述数字信号处理器利用格式转换后的红外图像、所述距离及环境温度计算所述待测区域的温度。

优选地，所述系统还包括：相互连接的视频编码模块及显示器，所述视频编码模块与所述数字信号处理器连接。

优选地，所述系统还包括键盘，所述键盘与所述数字信号处理器连接。

优选地，所述系统还包括通信接口，所述通信接口与所述数字信号处理器连接。

优选地，所述系统还包括数据存储器，所述数据存储器与所述数字信号处理器连接。

优选地，所述系统还包括电源模块，所述电源模块为所述系统中的其它模块进行供电。

(三)有益效果

本实用新型考虑到距离和环境温度对测量结果的影响，提高了温度测量的精确度，且具有分辨率高、适应性强、应用范围广等特点。

附图说明

图1是按照本实用新型一种实施方式的热红外测温信号处理系统的结构框图；

图2是按照本实用新型一种实施例的热红外测温信号处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的基本原理是黑体辐射定律。自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量，物体的向外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的联系，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强。黑体的光谱辐射出射度由普朗克公式确定，即：

$M_{\mathrm{\λ}}=\frac{C_1}{{\mathrm{\λ}}^5}\·\frac{1}{e^{C_2/\mathrm{\λ}}-1}$

由普朗克公式可推导出辐射体温度与检测电压之间的关系式：

V＝RaεσT⁴＝KT⁴

式中，K＝Raεσ，由实验确定；

T为被测物体的绝对温度；

R为探测器的灵敏度；

a为与大气衰减距离有关的常数；

ε为发射率，定标时ε取1；

σ为斯蒂芬-玻耳兹曼常数；

λ为发出光波的波长；

C₁和C₂均为常数。

因此，可以通过检测电压而确定被测物体的温度，上式表明探测器输出信号与目标温度呈非线性关系，V与T的四次方成正比，所以要进行线性化处理。线性化处理后得到物体的表观温度，需进行辐射率修正为真实温度。

图1是按照本实用新型一种实施方式的热红外测温信号处理系统的结构框图；参照图1，所述系统包括：红外焦平面阵列探测器、视频解码模块、数字信号处理器、环境温度采集器及测距模块，所述红外焦平面阵列探测器与所述视频解码模块连接，所述视频解码模块、环境温度采集器及测距模块分别与所述数字信号处理器连接，

所述红外焦平面阵列探测器获得待测区域的红外图像，并将所述红外图像发送至所述视频解码模块，所述视频解码模块将所述红外图像进行格式转换，所述环境温度采集器获得所述待测区域周围的环境温度，所述测距模块获得所述待测区域与所述系统之间的距离，所述数字信号处理器利用格式转换后的红外图像、所述距离及环境温度计算所述待测区域的温度。

为便于用户更直观的观察测量值，优选地，所述系统还包括：相互连接的视频编码模块及显示器，所述视频编码模块与所述数字信号处理器连接。

优选地，所述系统还包括键盘，所述键盘与所述数字信号处理器连接。

为便于所述系统和上位机之间的通信，优选地，所述系统还包括通信接口，所述通信接口与所述数字信号处理器连接。

为便于保存所述系统的数据，优选地，所述系统还包括数据存储器，所述数据存储器与所述数字信号处理器连接。

优选地，所述系统还包括电源模块，所述电源模块为所述系统中的其它模块进行供电。

本实施方式的系统相比起现有技术具有如下优点：

1、本系统采用热红外测量技术，通过测量热红外信号，实现了非接触测量热源。

2、本系统可以实时监测待测区域的场温分布图。

3、本系统采用高性能、高精度的数字信号技术，完成热图灰度信号和温度数值的计算处理，保证了温度数据的计算和测量精度。

4、本系统不仅可以测量温度，而且还可以显示被测区域的灰度分布、任意选择区域进行放大和增强、任意选择阈值对物体进行边缘检测。

实施例

如图2所示，本实施例的系统设在距离待测电路板0.6m处，对所述待测电路板的温度分布情况进行监测。本实施例中，所述电源模块包括集成芯片LM317和集成芯片AS1117

其中，在距离待测电路板0.6m处安装红外焦平面阵列探测器，调节所述红外焦平面阵列探测器的方向，使所述待测电路板的红外光线入射到所述红外焦平面阵列探测器的探测区域中，所述红外焦平面阵列探测器实时获取探测区域内每一点的热红外光线，并将其转换为电信号输出PAL制式的模拟视频信号，本实施方式中，所述红外焦平面阵列探测器的面阵为320*240，以氧化钒为基底，在常温下工作，响应波段为8μm～14μm。

视频解码模块将所述红外焦平面阵列探测器输出的视频信号读出，并进行模数转换处理，得到BT.565制式的数字视频信号，本实施例中，所述视频解码模块为集成芯片TVP5150。

所述环境温度采集器获得所述待测电路板周围的环境温度。

所述测距模块获得所述待测电路板与所述系统之间的距离，本实施例中，所述测距模块为超声波测距模块。

数字信号处理器对从视频解码模块发送来的数字视频信号、环境温度和距离进行综合优化处理，计算出被测电路板的温度。

数据存储器与数字信号处理器相连，存储处理视频产生的大量数据。视频编码模块与数字信号处理器相连，将数字信号处理器输出的数字视频信号转换为标准的PAL制式，输出至显示器，也可通过USB接口(即通信接口)连接，采集到的温度实时通过USB线缆上传到上位机中。

键盘与数字信号处理器相连，可以调整控制模式和改变测试点的位置，所述系统分为两种控制模式：实时模式和静态模式。

上电默认为实时模式，可实时显示动态的热红外视频画面，通过按键可知道任意点的温度值。

静态模式，可显示当前热红外图像，通过按键可知道任意点的温度值；此模式下，通过按键控制可获得当前静态红外图像的灰度的直方图分布；选择区域进行图像的局部放大与增强；选择相应的阈值对红外图像进行边缘检测。

本实施例中，所述视频编码模块为集成芯片SAA7121，所述数据存储器为集成芯片MT48LC4M32，所述数字信号处理器为TMS320DM642高速数字信号处理器。

本实施例的系统用于的电路板异常的在线监测与预警，可通过非接触方式获得电路板的温度分布情况，即获得电路板的温度分布图像，可实现连续、在线的温度监测，当发现某一器件异常，即可进行替换等处理，从而对残次品实现预警。当器件温度异常时，对残次品进行置换，从而达到有效防止残次品流入下一环节，有效避免经济损失。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种热红外测温信号处理系统，其特征在于，所述系统包括：红外焦平面阵列探测器、视频解码模块、数字信号处理器、环境温度采集器及测距模块，所述红外焦平面阵列探测器与所述视频解码模块连接，所述视频解码模块、环境温度采集器及测距模块分别与所述数字信号处理器连接，

所述红外焦平面阵列探测器获得待测区域的红外图像，并将所述红外图像发送至所述视频解码模块，所述视频解码模块将所述红外图像进行格式转换，所述环境温度采集器获得所述待测区域周围的环境温度，所述测距模块获得所述待测区域与所述系统之间的距离，所述数字信号处理器利用格式转换后的红外图像、所述距离及环境温度计算所述待测区域的温度。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：相互连接的视频编码模块及显示器，所述视频编码模块与所述数字信号处理器连接。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括键盘，所述键盘与所述数字信号处理器连接。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括通信接口，所述通信接口与所述数字信号处理器连接。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括数据存储器，所述数据存储器与所述数字信号处理器连接。

6.如权利要求1～5中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括电源模块，所述电源模块为所述系统中的其它模块进行供电。

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