基于单片机的双波长红外测温结构的设计.doc

基于单片机的双波长红外测温结构设计 关国坚1,2，甘志银1,2 （华中科技大学 机械科学与工程学院1，湖北武汉430074； 广东昭信半导体装备制造有限公司2，广东佛山528200） 摘要 了一种变换，利用电机匀速反馈控制电路和周期捕获功能，准确定位采样位置。同时基于这种提出了一种测温法的暗电流电压修正，大大提高了测量的精度。关键：双波长测温波长变换反馈控制暗电流修正 中图分类号：TH811 文献标志码：A Huazhong University of Science and Technology 1, Wuhan 430074; Guangdong RealFaith Semiconductor Equipment Co.,Ltd2, Foshan 528200) Abstract Aimed at solving the problem of wavelength changing and position locating for dual-wavelength colorimeter, a wavelength changing-over design with high precise position using motor feedback control circuit and Programmable Counter Array circle(PCA) capture based on the single chip is proposed. Meanwhile, a dark circuit correction algorithm is analyzed, with which the measurement precision is greatly improved. Finally, the function of the measurement is completed by experiment, with precision within 1℃. Key words: dual-wavelength colorimeter dual-wavelength changing-over mechanism feedback control single chip dark circuit correction algorithm 0引言 红外辐射测温法无、、高灵敏度、高精度和测量范围等优良特点[1]广泛应用到医学、国防、科研和工农业等领域中。根据红外辐射理论，绝大多数物体都是非黑体，用红外测温法测量得到的温度理论上与实际温度都有偏差。波长测温法由于本身对发射率进行了一次修正补偿，所以最接近实际温度，误差最小，被测物体的发射率、接收光面积、测量距离和光路介质特性影响较小，是红外测温法中较为理想的测温法[2]。双波长测温的关键技术是要能够准确地测量两个波段的光辐射能同时，对于红外光敏传感器微弱信号电路来说，传感器的温度变化会引起传感器暗电流电压的漂移，影响测量的精度。如果要做到恒温控制往往又需要较为复杂的电路和控制，成本很高。本文设计的双波变换机构红外测温法 1.1 双波长测温理论 物质都会发出热辐射，这种热辐射的能量物质的温度及其材料的辐射系数。单位面积黑体在半球方向、单位时间的辐射通量(单色辐射度)由普朗克公示给出： (1) 式中，物体的辐射波长，物体绝对温度，和分别成为第一与第二辐射常数。 一般物体的辐射能比理想黑体小黑体辐射乘以物体的发射率， ， 双波长测温法是根据物体在两种相邻的波长下的辐射度之比来确定物体的温度。根据式，两种波长的辐射功率之比为 为辐射功率之比，、为选择的两个中心波长，两波长带宽相等，，有 (2) 根据发射率理论，两个相近的波段的发射率看成相等[3]，即 (3) 全辐射和亮度红外测温法无法实现发射率的实时测量，因此造成较大的测量误差，无法准确反应被测对象的温度[4]。目前市面上的红外测温产品，LayTec公司的EpiTT和Veeco公司的RealTemp200都是采用修正发射率的亮度测温法。这种方法虽然在修正了发射率之后能够测温精度[5]，但是这种方法仍受到很多因素的制约双波长测温法通过两种波长的光辐射强度之比来测温，抗干扰能力强，标定和安装的要求难度大大降低。 测温法的双波长测温法的核心关键是测量两个波的能量值，得到双波长能量值的比值。 图双波长测温架构存在以下的问题： 问题传感器由于温度漂移会产生一定的暗电流漂移，引入测量误差。 本文基于以上优缺点，提出了一种的，此有以下几点： （）能够实时测量传感器温度漂移进行算法修正 （）不同波长的切换时间很短，而且波的点非常准确。 测温结构设