[发明专利]具有无线传输功能的新型红外标温控系统

说明书

技术领域

本发明属于测量仪器技术领域，具体是指一种红外成像仪器外场性能测试和定标设备，它用于对新型红外标辐射面的多路温度采集与控制。

背景技术

目前，国内对红外成像设备性能测试与定标用的红外辐射源研究主要集中在小辐射面定标黑体，主要是在实验室对红外成像设备进行定标，对外场测试用的大辐射面和宽辐射温度范围的红外辐射标研究不多。随着红外技术的发展，尤其是红外制导和红外成像制导武器的发展，对红外成像设备的目标识别和探测能力要求越来越高，探测距离也越来越远，为了提高红外成像设备的性能，在设计和研制阶段就必须对红外成像系统的各项指标进行检测。如果将成像设备置于真实的环境中进行性能评估，利用真实的目标进行实验，实验费用非常昂贵，且由于受到实际情况限制，难以对所有气象状况、不同目标和不同环境进行测试；而利用红外标模拟各种红外目标，则可为红外成像设备性能测试提供一种方便、可行、价廉的实验手段，可提供不同气象条件、不同背景下、不同目标的红外特征和热像，以便较全面地测试红外成像设备各种性能，并可节省大量实验经费。

外场试验时，成像设备和模拟辐射源一般具有一定距离，几百米甚至更远，而实验室定标用的辐射黑体由于辐射面积小，工作温度范围窄，不能实现远距离控制，没有无线通信接口，使用不方便，不能满足外场试验需要。因此，研制辐射面大、温度范围宽的新型红外标意义重大，而高精度温度控制与检测系统是红外标研制的关键技术之一。

发明内容

为解决上述问题，提供一种具有无线传输功能的新型红外标温控系统，满足红外成像设备外场性能测试和定标用模拟红外辐射源的高精度和大范围温度控制需要。

如附图1所示，本发明的一种具有无线传输功能的新型红外标温控系统，其构成如下：温度传感器1用于新型红外标辐射面的温度测量，共8路；加热管2实现辐射面的升温和温度保持，共6路；降温风扇3用于加快辐射面的降温速度，共3台；温度变送模块4实现变化引起温度传感器电阻变化到电压变化的转换；加热控制模块5实现加热管的PWM加热控制；风扇控制模块6实现风扇的转速控制；电源模块7用于加热管、风扇、单片机等各模块的供电；数据采集与算法处理模块8实现温度采集、温度控制算法、检测程序及通信接口等功能；CAN模块9提供了红外标远程控制的CAN总线接口；温度传感器检测模块10用于温度传感器的故障检测；加热管检测模块11用于加热管的故障检测；风扇检测模块12用于风扇故障的检测；2.4G无线收发模块13实现红外标的远距离无线数据传输；射频前端模块14用于增加无线数据传输的距离。

所述的数据采集与算法处理模块8采用内部集成8路输入12位AD转换器的新型单片机和外围电路构成，对8路辐射面温度变送器输出的模拟信号进行数字转换后，送入单片机进行处理，单片机根据采集温度信号等数据信息，按照PID算法输出相应占空比的PWM信号，控制加热控制模块5通断状态，以实现辐射面温度PID控制与调节。

所述的无线收发模块13主要完成辐射面温度控制系统与远距离计算机控制终端的无线数据传输，将检测的温度及状态信息以无线方式发送给具有无线 收发模块的计算机控制端，计算机控制端以无线方式发送设置温度、参数调节等控制信息给温控系统，双方之间建立无线数据通道。为了提高系统传输距离和可靠性，采用CAP01及外围电路设计了双向传输功能的射频前端模块14，增大了发射功率，提高了接收灵敏度，延长了通信距离。

本发明具有如下优点：(1)系统实现了辐射面多路温度采集与多路PID控制，解决了红外标大辐射面温度分区控制的技术难题。(2)系统实现了故障自动检测与报警输出功能，提高了系统的可靠性。(3)系统具有与计算机通信的RS232通信接口，还具有远距离控制的无线通信接口和CAN总线接口，应用方便。(4)系统采用了新型SoC(片上系统)单片机，集成了多路ADC转换模块、64KB大容量程序存储器，实现了多路温度采集与PID算法，节约了系统成本。

附图说明

图1是本发明的具有无线传输功能的新型红外标温控系统功能构成示意图。

图2是本发明的具有无线传输功能的新型红外标温控系统实现辐射面分区域控制的传感器和加热管排列图。

图3是本发明的具有无线传输功能的新型红外标温控系统的无线传输模块设计电路图。

图4是本发明的具有无线传输功能的新型红外标温控系统的射频前端模块原理框图。

具体实施方式