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红外热成像测温技术及其应用研究

张杰  
【摘要】:红外焦平面阵列技术因其在隐蔽性、抗干扰和检测精度上具有无可比拟的优势,在近三十年发展迅速,并广泛应用于各领域。随着技术地深入发展,红外热成像测温技术由于其测温准确、非接触式测温等优点也得到了很大发展。 红外热成像测温技术是在红外焦平面阵列发展的基础上发展起来的,红外热成像测温系统是一种二维的热图像成像和温度测温装置,该系统利用目标与环境之间由于温度辐射和发射率的差异所产生的热对比度不同,把红外辐射能量密度的分布探测并显示出来,成为“热像”,然后根据己获取的灰度图像的某处的灰度值,显示出该处对应的温度(或平均温度)的一种非接触式测温系统。 本论文首先研究了红外热成像测温技术的原理和方法,提出了基于FPGA和Visual Studio平台共同开发测温系统的总体方案。首先,驱动电路将从非制冷红外焦平面输出的模拟信号转化为数字信号,输入到FPGA芯片,由FPGA控制数据的传输以及完成图像处理。利用其嵌入式处理器软核Nios II完成测温设计和文件系统的设计。最后利用Visual Studio开发平台完成对红外焦平面进行两点校正、温度定标、温度曲线拟合、数据分析等一系列工作。该系统实现了测温的视频显示功能,可从显示器获得清晰的红外热图像和温度信息。该系统工作稳定,可靠性高,具有最高温度实时追踪、点测温、区域测温、线测温、等温线分析等功能。实验结果表明,在10米内,系统的测温精度达到了0.5℃,达到了系统的要求。


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