[发明专利]一种基于多传感器的宽范围高精度红外双色测温仪

说明书

本发明公开了一种基于多传感器的宽范围高精度红外双色测温仪，包括信号检测和信号处理两个部分，其中：信号检测部分包括双层硅传感器、双层铟镓砷传感器和一个半透镜，该两个双层红外传感器分别获取50％的红外能量，并将其转换为电信号，分别通过运放芯片实现信号放大，然后通过两片多路开关将两路相邻波长的红外信号输入信号处理部分；信号处理部分包括A/D转换芯片和FPGA，A/D转换芯片接收所述红外信号并进行模数转换后输入FPGA，FPGA将两个波长的数字信号进行处理后计算出物体温度，FPGA将温度送液晶显示，同时将数据传给D/A转换芯片，通过4‑20mA工业电流标准实现温度数据的远距离传输。本发明数据处理速度快、应用范围广、测温精度高，可用于各种工业恶劣环境。

技术领域

本发明涉及分析及测量控制技术领域，特别是一种基于多传感器的宽范围高精度红外双色测温仪。

背景技术

在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。根据基尔霍夫定律、普朗克定律、维恩公式三大辐射定律，物体红外辐射能量的大小与其表面温度密切相关。因此可以通过测量物体自身辐射红外能量的大小来确定物体表面温度，这就是红外辐射测温的基本原理。红外测温广泛应用于冶金、铸造、化工、水泥、玻璃、光伏等各种工业场合。这些工业应用场合由于生产工艺的要求，生产线温度高低不同，一般最低300摄氏度，最高近3000摄氏度，而且大部分工业生产现场环境恶劣，存在大量水汽、灰尘，由于红外辐射能量的衰减会导致普通红外测温仪出现较大的测温误差。红外双色测温仪又称比色测温仪，它是选择两个典型的波长区段，计算两个波段红外辐射能量的比值，比值与温度成线性关系，从而得出物体温度。当出现灰尘、水汽等干扰时，所测得的两个波段范围信号同时下降，相除以后，比值不变，从而实现精确测温。

专利申请号为201210481635.9的文献中给出了“火车轴温测量专用双色红外测温仪”，其通过三角形的反射镜将检测到的红外线分成上下两部分，分别送到上下两个红外传感器，将上下两个波长的信号进行比值运算从而得到火车轴的温度。此方法使用两个单波长传感器，由于传感器加工工艺一致性问题，会导致测温误差，并且光路复杂，测温范围较窄。

专利申请号为201310263400.7的文献中给出了“红外测温仪数据分析处理平台及其方法”，以ARM芯片为核心，以TFT为人机界面，对红外图像数据进行校正、编码等分析处理，主要是对图像数据的软件分析运算、视频显示，对红外测温范围、精度并无明显改善作用。

授权公告号为CN 102162752 B的文献中给出了“阵列式红外测温仪”，该装置介于红外测温仪与红外热成像仪之间，能够测量物体表面多点的温度。采用的多晶硅传感器根据其所描述的生产工艺应为单波长红外传感器，阵列仅是为了实现多点区域测温，依然属于红外单色测温，因此容易受到水汽、灰尘的干扰，测温精度不够，并且测温范围为500至2000摄氏度，很多工业应用场合无法使用。

授权公告号为CN 103424192 B的文献中给出了“一种红外测温仪温度漂移补偿的方法”，通过在机芯和挡板上分别设置温度传感器，利用数学方法进行线性拟合，从而对温度漂移进行补偿，提高测温精度。该方法的基本思想是首先会产生温飘，然后采用数学方法进行补偿，测温精度取决于拟合算法的精确性，当测温范围和环境温度改变时，拟合算法未必能够完全解决温度漂移问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数据处理速度快、应用范围广、测温精度高、抗水汽干扰能力强基于多传感器的宽范围高精度红外双色测温仪，以适用于冶金、化工、水泥、光伏等各种工业恶劣环境，并能够对运动物体实现非接触测温。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于多传感器的宽范围高精度红外双色测温仪，包括信号检测和信号处理两个部分，其中：