非接觸是溫度測(cè)量與無(wú)線傳輸系統(tǒng)

1、第二章 基礎(chǔ)技術(shù)的介紹2.1紅外測(cè)溫原理物質(zhì)內(nèi)部原子、電子和分子是一直在做運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，在向下躍遷時(shí)候會(huì)有一些能量釋放出來(lái)，它是以電磁波形式表現(xiàn)的。從物質(zhì)里面發(fā)射出來(lái)的能量便是輻射。當(dāng)身體溫度高于熱力學(xué)溫度0 K或停止對(duì)周?chē)姶泡椛潆姶挪?，輻射能量將隨物體的溫度的變化而變化，電磁波的輻射長(zhǎng)度也隨著變化。在大多數(shù)情況下我們把紅外輻射稱為紅外光或紅外線，紅外線也是電磁波中的一種，其波長(zhǎng)范圍從078岬1000岬，在紅外光譜學(xué)中，日常分為近紅外、中紅外與遠(yuǎn)紅外三個(gè)波段。溫度決定了物體的熱輻射特性。光學(xué)溫度傳感與光電傳感的基礎(chǔ)是物體的溫度輻射特性。在日常溫度下，物體輻射出的物質(zhì)是人眼不能夠看到的紅外線。當(dāng)

2、溫度值上升至500左右，才會(huì)發(fā)射出一部分暗紅色的可見(jiàn)光；溫度繼續(xù)升高將會(huì)發(fā)射白色光。物體的溫度決定了對(duì)于熱輻射其強(qiáng)度，溫度越高，輻射能量也就越強(qiáng)，輻射出來(lái)的紅外線也就越多。紅外輻射的形式和電磁波的基本上一樣，在傳播的過(guò)程中同樣會(huì)發(fā)生反射與吸收情況。物體吸收紅外輻射能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成熱能，隨著傳播距離的增加，紅外輻射會(huì)逐漸衰減。 當(dāng)物體的溫度值在高于0K時(shí)，總是能自發(fā)的不斷向周?chē)目臻g發(fā)射紅外線，因此在一定條件下紅外輻射源可以是任何物體。黑體是一個(gè)理想狀態(tài)下的的紅外輻射源，其能夠?qū)⑷魏尾ㄩL(zhǎng)的電磁輻射全部吸收。吸收的輻射能等于發(fā)射的輻射能是黑體的最大特征，其吸收率與發(fā)射率都定義為1。在自然界中是沒(méi)有黑

3、體存在的，要想真正探測(cè)黑體只能人工制造出來(lái)模擬黑體。但灰體是吸收體，所以不能吸收入射到它上面的輻射，所以發(fā)射率被視為一個(gè)小于1的常數(shù)。2.1.1紅外輻射的基本理論紅外輻射除符合可見(jiàn)光的一部分性能外，還遵守著一些固有的特別規(guī)律。在十八世紀(jì)的時(shí)候，在第十八世紀(jì)，人們建立了三大定律，包括基爾霍夫定律，透射，反射和吸收定律，普朗克定律。在這些定律的基礎(chǔ)下我們了解了紅外輻射的本質(zhì)特性，奠定了紅外應(yīng)用的基礎(chǔ)。2.2.2透射、反射、吸收定律吸收率，反射率，透光率和發(fā)射率是相同的參數(shù)的對(duì)象或材料性能。吸收率表示物體對(duì)入射到其上的紅外輻射的吸收能力，是吸收量和入射量的比值。反射率p是物質(zhì)對(duì)入射到它上面的紅外輻射

4、的反射能力。對(duì)于光潔度比較高的表面，他的反射率就較高。透射率T是物體對(duì)入射到它上面的紅外輻射的透射能力。紅外輻射的發(fā)射能力用發(fā)射率來(lái)表示。某一個(gè)物體發(fā)射出來(lái)的紅外輻射量與同一溫度下的黑體紅外輻射發(fā)射量之比為發(fā)射率。一般情況下，當(dāng)一定的溫度量照射到一個(gè)物體上面的紅外輻射，能量一些被吸收，一些被反射，一些經(jīng)過(guò)物體被投射過(guò)去，這就是所說(shuō)的吸收、反射、透射三種物理現(xiàn)象。比如說(shuō)透射到物體表層的輻射能量為l，按照能量守恒定理，有光譜發(fā)射率嘶r、光譜發(fā)射率r和光譜透射率r之和為l，即 (21)對(duì)于黑體而言，它吸收了所有入射的紅外輻射能量，即=1，=0。2.2.3基爾霍夫定律在熱輻射這個(gè)問(wèn)題中，基爾霍夫定律是

5、比較基礎(chǔ)的定律，主要的兩個(gè)量被涉及到，一個(gè)是物體的發(fā)射能力，一個(gè)是物體的吸收能力?；鶢柣舴颍涸跍囟纫欢ǖ那闆r下下，物體對(duì)波長(zhǎng)的輻射能量與物體對(duì)波長(zhǎng)的吸收率成正比，且數(shù)對(duì)任都一樣(就是說(shuō)不管什么樣的物體都可以)。用數(shù)學(xué)形式表示為 (2)式(2)中各符號(hào)的下標(biāo)l，2表示不同物體的代號(hào)?；鶢柣舴蚨墒且粋€(gè)相當(dāng)常見(jiàn)的定律，它告訴我們?nèi)魏螐?qiáng)烈的吸收系統(tǒng)必須發(fā)出強(qiáng)烈的輻射。對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)，其吸收的本領(lǐng)與物體表面的性質(zhì)或者是整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)造都是沒(méi)有關(guān)系的。在這個(gè)原理的基礎(chǔ)下，人們就可以做出非常類似于絕對(duì)黑體性質(zhì)的人工黑體。2.2.4斯特藩玻爾茲曼定律基爾霍夫定理提到了紅外輻射中所主意的中心問(wèn)題，斯特藩玻爾茲曼定

6、律解決了黑體對(duì)所有波長(zhǎng)的總發(fā)射本領(lǐng)與溫度的關(guān)系。在1879年，約瑟夫·斯忒藩在大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析下，總結(jié)出黑體的全光輻射出射度與它的熱力學(xué)溫度T的四次方成正比的關(guān)于黑體輻射的經(jīng)驗(yàn)定律玻爾茲曼定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： (3) 式中，為黑體全波輻射出射度 為斯忒藩玻爾茲曼常數(shù)。式(3)表明，隨著溫度的增加的黑體的總輻射是非常明顯的非線性變換，和溫度T的比例四。在溫度發(fā)生很小的改變時(shí)，全波輻射出射度的很大改變化。對(duì) 的測(cè)量，可十分靈敏的測(cè)量出熱力學(xué)溫度T，這正是紅外測(cè)溫的理。2.2.5維恩位移定律黑體輻射最大光譜與熱力學(xué)溫度之間存在的關(guān)系就是維恩位移定律。1893年，維恩給出了峰值波長(zhǎng)與黑

7、體絕對(duì)溫度的關(guān)系，峰值波長(zhǎng)就是光譜輻射出射度的峰值所對(duì)應(yīng)的值，其關(guān)系表達(dá)式： （4）式中，仇代表黑體輻射輻出量的峰值波長(zhǎng)，b為維恩位移常數(shù)；T是絕對(duì)溫度(K)。 圖（2.1）不同溫度下黑體輻射出射度隨波長(zhǎng)變化的變化維恩位移定律的告訴人們的是：溫度不斷升高的情況下，黑體的所輻出最大能量值總是移動(dòng)，方向是朝著較短波長(zhǎng)方向移動(dòng)。通過(guò)維恩位移定律，當(dāng)知道熱力學(xué)溫度T時(shí)我們就可以通過(guò)公式計(jì)算出其射波長(zhǎng) ；同理，如果能夠測(cè)得一個(gè)黑體的峰值輻射波長(zhǎng) ，則可以計(jì)算出其熱力學(xué)溫度。使用維恩位移定律就可以解釋當(dāng)對(duì)金屬體加熱時(shí)，金屬塊的顏色首先發(fā)出暗紅色，隨著溫度的升高，慢慢出現(xiàn)橙色，然后又到了綠色、藍(lán)色，最后變成

8、白色現(xiàn)象。2.2.6普朗克定律在紅外輻射發(fā)現(xiàn)100年后，1900年，普朗克突破了經(jīng)典理論的束縛，提出來(lái)量子假設(shè)。根據(jù)這個(gè)量子假設(shè)，普朗克提出了能夠求出黑體輻射能量分布的普朗克公式。普朗克公式表達(dá)了對(duì)黑體區(qū)域的單位面積的能量之間的關(guān)系在單位時(shí)間和輻射的波長(zhǎng)，和數(shù)學(xué)表達(dá)式： （5）式中，是黑體光譜輻射出射度，為指定的輻射波長(zhǎng)，T代表黑體的熱力學(xué)溫度，h為普朗克常數(shù)，k為玻爾茲曼常數(shù)，c是光在真空中的傳播速度，、代表第一輻射常數(shù)和第二輻射常數(shù)。普朗克公式揭示了黑體輻射的基本規(guī)律。由圖(21)可以看出，隨著溫度的上升而升高，各個(gè)溫度之間的曲線是不相交的：波長(zhǎng)影響著黑體的光譜輻射出射度，波長(zhǎng)在不斷增長(zhǎng)的

9、情況下，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)峰值，為最大光譜輻射出射度。當(dāng)波長(zhǎng)繼續(xù)增加光譜輻射出度開(kāi)始減小，曲線的變化是連續(xù)與平滑的。在處，黑體的光譜輻射出射度是最大的，當(dāng)波長(zhǎng)大于的波段黑體光譜輻射能量75存在于這里，剩下的25在波長(zhǎng)小于的波段。2.3非黑體輻射 黑體這一理想化的輻射體在人們的總結(jié)下提出了紅外輻射的三大基本定律。然而，但自然界中是沒(méi)有正真的黑體存在的，而自然界中存在大量的非黑體輻射普遍現(xiàn)象。以上的黑體輻射的定律是不能夠直接用于實(shí)際的物體2.3.1比輻射率 由于實(shí)際物體的紅外輻射與表面狀態(tài)密切相關(guān)，因此在使用上述的紅外輻射定律的時(shí)候要進(jìn)行修正，使用比輻射率來(lái)衡量一個(gè)實(shí)際物體輻射性能。黑體的輻射出射度總是

10、大于實(shí)際物體的輻射出射度的，因此設(shè)定黑體是比輻射率最大的物體。如果把黑體的比輻射率定位l，那么比輻射率就是其它物體在某一溫度T時(shí)的輻射輻出度與黑體在同一溫度下的輻射輻出度之比，也稱為發(fā)射率，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 而根據(jù)基爾霍夫定律的關(guān)系式可知 因此 因此 公式表明，任何物體(材料)在一定溫度下，其比輻射率等于同一溫度下的吸收率。吸收率越大，其比輻射率也越大。我們要想對(duì)各種各樣的物體進(jìn)行研究與計(jì)算，前提是必須知道他在不同溫度下所對(duì)應(yīng)的比輻射率，然后引用相關(guān)黑體輻射定律就能解決。并用該物體的比輻射率進(jìn)行修正。普朗克公式可以改寫(xiě)成 根據(jù)斯忒藩-玻爾茲曼定律，實(shí)際物體輻射的輻射出度改寫(xiě)為 如果知道一個(gè)實(shí)際

11、物體的發(fā)射率，就可以根據(jù)上述公式計(jì)算出其紅外輻射出射度。2.3.2影響物體發(fā)射率的因素和變化規(guī)律不同的材料或者物體，其輻射性能差異很大，對(duì)于同一物體，在不同的溫度、輻射波長(zhǎng)、表面狀況不同的情況下，其輻射也會(huì)不同。對(duì)于常見(jiàn)的物體與材料，可以和人工黑體進(jìn)行相比較來(lái)測(cè)出其發(fā)射率，發(fā)射率的變化有如下的規(guī)律：(1) 對(duì)于金屬其發(fā)射率一般比較低，這是金屬對(duì)紅外輻射不透明而造成的。但是發(fā)射率會(huì)因?yàn)闇囟鹊纳叨兇?。?dāng)金屬氧化處理后，發(fā)射率也會(huì)增加。(2)同一物體在不同溫度下不同。對(duì)于金屬材料溫度會(huì)隨溫度的增加而增加，對(duì)于非金屬材料隨溫度的升高而減小。相同溫度下非金屬材料的要比金屬的高。(3)輻射率會(huì)因波長(zhǎng)的

12、改變而改變，但是變化大小不同，在某些局部波域內(nèi)，可近似認(rèn)為為一個(gè)常數(shù)。(4)當(dāng)物體表面覆有涂層后，比輻射率就與涂層的厚度、材料有關(guān)。物體的表面電鍍或者涂覆的涂層厚度在0104咖之間時(shí)，物體的比輻射率僅僅與表面材料的輻射特性相關(guān)，與輻射體本身無(wú)關(guān)。242紅外測(cè)溫儀的誤差分析雖然有濾光片濾去了大部分波長(zhǎng)的紅外線，但是仍有很多物體的紅外波長(zhǎng)在與人體類似的914m的波段內(nèi)。比如地球的紅外波長(zhǎng)為10 m，因此在使用紅外測(cè)溫儀測(cè)量時(shí)，要盡量減少其它目標(biāo)的紅外線干擾，紅外傳感器的上方都有一個(gè)目鏡，其決定了紅外探測(cè)器探測(cè)紅外輻射的視角，為了減少其它物體對(duì)探測(cè)目標(biāo)的干擾，被測(cè)目標(biāo)應(yīng)該充滿整個(gè)視角。溫度目標(biāo)發(fā)出的

13、紅外輻射向著四周輻射，而傳感器所接收到的紅外輻射僅僅是其中的一小部分，其余能量全部被釋放到周?chē)臻g。但是周?chē)h(huán)境對(duì)鏡頭的角系數(shù)很小，所以環(huán)境對(duì)鏡頭的直接熱輻射影響非常小。根據(jù)紅外輻射理論，探測(cè)的目標(biāo)發(fā)射率總是小于1的，而且不同材料的物體發(fā)射率也是不同的，因此在探測(cè)目標(biāo)前需要設(shè)定目標(biāo)的發(fā)射率。根據(jù)非黑體輻射理論，灰體的輻射能量與黑體的輻射能比值為發(fā)射率，因此不同的發(fā)射率會(huì)計(jì)算出不同的熱輻射能，會(huì)造成測(cè)量結(jié)果的誤差。綜上所述，鏡頭所接受的輻射能量的大小主要取決于測(cè)目標(biāo)和環(huán)境溫度，測(cè)溫目標(biāo)的發(fā)射率，測(cè)溫鏡頭的感受波長(zhǎng)、受光面積，鏡頭與目標(biāo)之間的距離和對(duì)目標(biāo)的對(duì)準(zhǔn)程度。26本章小結(jié)本章的主要內(nèi)容是研究

14、了紅外測(cè)溫的理論基礎(chǔ)和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?，包括基爾霍夫定律，透射、反射和吸收定律，普朗克定律在?nèi)的核心三大定律，得到了黑體輻射出射度公式，如何求單位球面積輻射能量的普朗克公式。通過(guò)理想的黑體輻射規(guī)律得到普遍的非黑體輻射規(guī)律，并由此引出了發(fā)射率的概念，無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的原理、特征及信號(hào)是如何傳輸。在本章中介紹了紅外探測(cè)器的原理，從紅外理論與探測(cè)器原理上分析了影響紅外測(cè)溫精度的因素。還有當(dāng)今無(wú)線傳輸?shù)陌l(fā)展和幾種主要的無(wú)線技術(shù)。第三章系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn) 本研究主要利用了非接觸式溫度傳感器MLX90614、單片機(jī)stm32、STC89S52單片機(jī)、諾基亞N5110液晶顯示屏以及無(wú)線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)了非接觸式測(cè)溫與無(wú)

15、線傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先，由stm32單片機(jī)對(duì)溫度傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，并將數(shù)據(jù)通過(guò)串口輸出，然后將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線串口模塊發(fā)到51單片機(jī)里進(jìn)行處理，最后將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上，并進(jìn)行高溫報(bào)警及不同溫度區(qū)間的亮燈提醒。3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本章主要介紹了系統(tǒng)的硬件平臺(tái)及各功能模塊接口電路，按照功能劃分，系統(tǒng)可分為溫度采集模塊、無(wú)線傳輸模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。系統(tǒng)總體框架如圖3.1所示。 圖3.1 總體框架構(gòu)成3.2溫度采集模塊這部分由溫度傳感器和單片機(jī)構(gòu)成一個(gè)溫度采集模塊，主要完成溫度數(shù)據(jù)的串口輸出，方便后續(xù)設(shè)計(jì)的需求。3.2.1溫度傳感器的選擇MLX90614是一種使用方便的紅外測(cè)溫器件直接輸出完

16、全線性化的并已對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臄?shù)字溫度。這個(gè)器件的溫度輸出方式有兩種：數(shù)字PWM輸出及SMBus輸出，封裝使用的罐形(TO-39)，體積與其他非接觸式溫度傳感器比較小巧、在大多數(shù)情況下使用方便。MLX90614的測(cè)量溫度范圍為-70+380溫度精確度能達(dá)到-+01。當(dāng)測(cè)量溫度范圍為3242的情況下，多次測(cè)量的的絕對(duì)精度僅僅為士0.2，人體的溫度恰好在這個(gè)范圍，所以說(shuō)此模塊是非接觸測(cè)量人體溫度不錯(cuò)的選擇。 MLX90614的工作原理 MLX90614紅外線熱電堆傳感器MLX81101，邏輯控制電路，A / D轉(zhuǎn)換器，DSP單元，低噪聲放大器和脈沖寬度調(diào)制電路，在圖中所示的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。高性能，低

17、噪音的信號(hào)時(shí)處理17數(shù)字化處理后的熱電偶輸出的運(yùn)算放大器放大到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC），可編程FIR和IIR低通濾波器（即框圖DSP）的ADC輸出的溫度和運(yùn)輸出MLX90614內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM存儲(chǔ)單元的輸出將被存儲(chǔ)，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以通過(guò)SMBus或PWM模式讀取 圖3.2 MLX90614的結(jié)構(gòu)框圖 3.2.2單片機(jī)的選擇 設(shè)置此單片機(jī)主要是為了處理溫度傳感器MLX90614所發(fā)出的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)對(duì)比及一些資料的參考，初步選擇了STM32F3。它是意法半導(dǎo)體最近推出的新產(chǎn)品。開(kāi)發(fā)自由度上讓用戶得到了更好的體驗(yàn)。它包含了32位的系列型號(hào)，具有多種特性，主要有以下幾點(diǎn)：性能較其它類型單片機(jī)突出、實(shí)時(shí)功能

18、、低功耗正常工作、數(shù)字信號(hào)處理，在這些突出特性的基礎(chǔ)上依然保持了開(kāi)發(fā)比較容易和集成度相當(dāng)高的眾多特點(diǎn)。STM32產(chǎn)品豐富，而且是基于業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核，有眾多工具和軟件都兼容此芯片。這就使得該系列產(chǎn)品在業(yè)內(nèi)得到廣泛運(yùn)用。 3.2.3測(cè)溫模塊硬件電路 這部分通過(guò)對(duì)硬件的選擇，然后合理的進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)，使測(cè)溫模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串口輸出。具體電路圖如3.4所示。3.3 無(wú)線傳輸模塊3.3.1無(wú)線傳輸模塊的選擇 杭州威步科技有限公司生產(chǎn)的Power UTC-4432 系列無(wú)線通信模塊可以滿足中遠(yuǎn)距離傳輸。此模塊為穿透障礙物能力強(qiáng)、高集成度、中功率、半雙工、抗干擾的無(wú)線透明傳輸模塊，高性能MCU和超低功耗射頻芯片同

19、時(shí)集成在片上。 中功率模塊Power UTC-4432和微功率模塊 UTC-4432 配合使用， 在實(shí)際生活中相當(dāng)適合中遠(yuǎn)距離、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、和無(wú)線自組網(wǎng)應(yīng)用的要求；在多點(diǎn)使用，它可以是微功率模塊UTC-4432（傳輸距離的范圍從幾百米兩公里，根據(jù)周?chē)h(huán)境）使用微功率模塊電源UTC-4432用作作為子節(jié)點(diǎn)中繼節(jié)點(diǎn)，所述中繼節(jié)點(diǎn)的信息收集，然后通過(guò)接收端在長(zhǎng)距離傳輸?shù)墓β蔝TC-4432的模塊，這樣可以節(jié)約資源，又能達(dá)到預(yù)期效果。 為提高模塊的通用性， Power UTC-4432 模塊通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行在線修改工作相關(guān)射頻和功能屬性。這些在實(shí)際運(yùn)用中都得到了較好運(yùn)用，也是本文選用的此模塊的一個(gè)重要的參

20、考。 功能特性突出特性基本特性射頻前端采用高頻放大，靈敏度、穿越障礙物能力以及傳輸?shù)木嚯x都得到了很大的提升，最遠(yuǎn)距離可在 10km 以上，信號(hào)覆蓋大約有十幾層樓房。2.1-3.6V 和 4.8-5.2V 兩路同時(shí)供電UART 接口（ TTL 電平）可視傳輸距離 10km （空中速率 1kbps ）在點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的運(yùn)用中，采用了與微功率模塊UTC-4432穿插使用，既節(jié)約資源有提高了整體性能波特率和校驗(yàn)類型等串口參數(shù)可修改用戶可以根據(jù)自己的需求來(lái)改變模塊的射頻參數(shù)和功能屬性，運(yùn)用相當(dāng)靈活FSK 調(diào)制，采用高效糾錯(cuò)編碼 ， 抗干擾能力強(qiáng)通過(guò)監(jiān)聽(tīng)射頻空中信道，采用無(wú)線防碰撞協(xié)議；解決了周?chē)煌盘?hào)的干擾

21、造成的信號(hào)混亂，使自己的信號(hào)可靠無(wú)誤的通信本機(jī)地址、目標(biāo)地址可修改，支持多點(diǎn)星形網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度可修改數(shù)據(jù)緩沖區(qū)容量較大，一次可支持 256 字節(jié)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包。支持包完整傳輸模式FEC機(jī)制，利用傳輸一兩個(gè)干擾冗余信息的方法，因此在傳輸說(shuō)對(duì)方是否過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，允許接收器再建數(shù)據(jù)，極大的提高無(wú)線通信的抗干擾能力。數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度可修改喚醒時(shí)間間隔、延時(shí)觸發(fā)時(shí)間可修改3.3.2無(wú)線模塊的硬件電路設(shè)計(jì)模塊與單片機(jī)連接時(shí)，SET_A與SE T_B管腳分別接單片機(jī)的兩個(gè)I/O 口，無(wú)線傳輸模塊的RXD引腳和TXD引腳分別與處理器串口通訊引腳的TXD腳和RXD腳連接；AUX 腳接單片機(jī)的外部中斷腳，電源風(fēng)別給3

22、.3V引腳與5V引腳同時(shí)供電 。連接示意圖如下：此模塊采用無(wú)線透?jìng)鞯男问剑灰涯K的TXD和RXD分別與單片機(jī)的RXD和TXD連接，就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，模塊可以設(shè)置工作模式，可以根據(jù)系統(tǒng)的需求做出合理的設(shè)置，本文主要采用了模式一，發(fā)送和接收部分都處于不斷工作狀態(tài)。這樣的工作方式可以保證溫度采集模塊采集到的數(shù)據(jù)能不斷發(fā)送到主控單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果。3.4數(shù)據(jù)處理模塊這部分主要由單片機(jī)、液晶顯示屏，蜂鳴器等模塊構(gòu)成了一個(gè)高溫報(bào)警的系統(tǒng)。3.4.1 主控單片機(jī)選擇 由于對(duì)數(shù)據(jù)處理需求不是特別嚴(yán)格，傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，故不需要采用功能強(qiáng)大的單片機(jī)，STC89C52就能滿足系統(tǒng)構(gòu)建

23、的需求，STC89C52具有眾多特點(diǎn)，如：功耗低、具有高性能CMOS8位微控制器，8K可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52經(jīng)過(guò)改進(jìn)，在使用MCS-51內(nèi)核的情況下，好多功能都是51所不具備的。在單芯片上，8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash等特點(diǎn)使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 3.4.2 液晶屏的選擇設(shè)計(jì)所采用的液晶屏是經(jīng)典手機(jī)諾基亞N5110的屏幕。此款手機(jī)極為經(jīng)典，但隨著科技的發(fā)展，漸漸被市場(chǎng)淘汰，但屏幕一直被學(xué)者最為經(jīng)典顯示屏使用，其有以下特點(diǎn)：（1）在現(xiàn)有市場(chǎng)中性價(jià)比較高，屏幕上可以顯示15個(gè)漢字和30個(gè)字符，而LCD1602只可以顯示

24、32個(gè)字符。Nokia 5110裸屏市場(chǎng)價(jià)不足十元，而LCD1602一般在10元以上，LCD12864則更加貴。 （2）接口相當(dāng)簡(jiǎn)單，四根I/O線就能驅(qū)動(dòng)使其運(yùn)行，LCD12864需12根，占用I/O嚴(yán)重。 （3）反應(yīng)速度快，比LCD12864提高20倍，可想而知比LCD1602就更加迅速了。 （4）Nokia5110只需要提供3.3V電壓就能正常工作，電流也只需在200uA以下變能正常顯示，具有掉電模式，日常使用的電池供電即可驅(qū)動(dòng)，便攜性更強(qiáng)。3.4.2.1液晶屏的管腳介紹從圖可以知道，只要需要4個(gè)管腳就可以驅(qū)動(dòng)這個(gè)顯示屏，可以節(jié)省單片機(jī)的I/O就能達(dá)到所需要的功能。3.4.3數(shù)據(jù)處理硬件電

25、路設(shè)計(jì)這部分是本設(shè)計(jì)的主控部分，由STC89S52作為主控處理器與無(wú)線傳輸模塊做串口通訊，將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、計(jì)算，然后把處理后的數(shù)據(jù)顯示在5110液晶屏上，并有報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，得到一個(gè)高溫報(bào)警、亮燈的提示效果。具體硬件電路如下圖。3.5本章總結(jié) 本章主要介紹了溫度測(cè)量和無(wú)線傳輸系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),首先在總體上提出了系統(tǒng)框架,介紹了各功能模塊的組成;然后主要介紹了非接觸式溫度傳感器 MLX90614和無(wú)線串口模塊Power UTC-4432的一些特性,在采用這些模塊所構(gòu)成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本功能。第四章 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)4.1 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)本章主要基于KEIL的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，對(duì)不同模塊進(jìn)行了軟件

26、設(shè)計(jì)，首先是溫度采集部分，通過(guò)懂MLX90614的通訊協(xié)議的了解，編程了溫度采集程序，并將數(shù)據(jù)處理成串口輸出形式與無(wú)線模塊發(fā)射端的串口通訊，將數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)無(wú)線形式傳到主控單片機(jī)。然后主控單片機(jī)將數(shù)據(jù)處理，顯示在液晶屏上。4.2 測(cè)溫模塊的程序設(shè)計(jì)4.2.1 MLX90614的SMBus協(xié)議一個(gè)或者多個(gè)從動(dòng)器件（SD）與系統(tǒng)某個(gè)時(shí)刻給定的一個(gè)主控器件之間的通訊就是SMBus 通信協(xié)議允許，MLX90614 芯片只能做從動(dòng)器件（SD）使用。器件連接之前，需要為從動(dòng)器件分配一個(gè)從動(dòng)地址（SA），主控器件（MD）通過(guò)讀取設(shè)定的從動(dòng)地址（SA）選擇從動(dòng)器件 MLX90614開(kāi)始進(jìn)行信息的傳輸。當(dāng)從動(dòng)設(shè)備收到

27、 8 位數(shù)據(jù)后，會(huì)根據(jù) PEC 的計(jì)算結(jié)果給出應(yīng)答信息 ACK 或者NACK 。在主控器件開(kāi)始運(yùn)行的時(shí)候時(shí)，就會(huì)發(fā)送一個(gè)從動(dòng)地址，只有從動(dòng)器件收到與自己地址一樣的時(shí)候才會(huì)做出響應(yīng)，地址不一樣的從動(dòng)器件不作出響應(yīng)。如果從動(dòng)地址的字節(jié)無(wú)法確認(rèn)無(wú)誤，那么從動(dòng)器件就會(huì)給出 NACK 信息表明接收信息有誤，主控器件會(huì)停止通信選擇數(shù)據(jù)重傳，其中SMBus 發(fā)送的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖4.2 SMBus數(shù)據(jù)包格式 相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的 SMBus 接口協(xié)議有十多種命令操作，MLX90614 紅外溫度傳感器只支持其中的兩種命令：讀取數(shù)據(jù)和寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 l 讀取數(shù)據(jù) 這個(gè)命令用來(lái)讀取RAM和EEPROM中的工作狀態(tài)和

28、信息數(shù) 據(jù)。讀器件數(shù)據(jù)格式如圖 4.3所示： l 寫(xiě)入數(shù)據(jù) 用于寫(xiě)命令到EEPROM 中操作芯片完成制定的流程。 寫(xiě)器 件數(shù)據(jù)格式如圖 4.4所示： l 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序 SDA 管腳上的數(shù)據(jù)在 SCL 管腳變?yōu)榈碗娖讲⒀訒r(shí) 300ns 后即可改變， 通信數(shù)據(jù)在SCL管腳信號(hào)的上升沿被捕獲。 每次傳一個(gè)字節(jié)，一個(gè)字節(jié)包含 8 位數(shù)據(jù)，所以16位 數(shù)據(jù)需要分兩次傳輸完成。每個(gè)字節(jié)按照低位在后、高在 前的格式進(jìn)行傳輸，兩個(gè)字節(jié)中間的第九個(gè)時(shí)鐘是應(yīng)答時(shí) 鐘。 圖4.3 SMBus讀取數(shù)據(jù)格式據(jù) (取決于命令 RAM 或EEPROM) 圖4.4 SMBus寫(xiě)入數(shù)據(jù)格式 圖4.5 SMbus通信實(shí)例 (從

29、RAM 中讀取并寫(xiě)入到 EEPROM) 圖4.6 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序 4.2.2 MLX90614紅外測(cè)溫模塊程序設(shè)計(jì) MLX90614紅外測(cè)溫模塊的軟件程序框架相對(duì)比較簡(jiǎn)單。當(dāng)在主函數(shù)中完成對(duì)它的相關(guān)硬件初始化和調(diào)用之后， 紅外測(cè)溫模塊就開(kāi)始按照程序要求的順序執(zhí)行代碼完成相關(guān)的內(nèi)容。模塊的主要工作流程為：首先程序?qū)?MLX90614進(jìn)行軟件的初始化（例如讀取傳感器的設(shè)定地址、合成相應(yīng)的指令等），然后微控制器通過(guò) SMBus 傳輸協(xié)議來(lái)讀取儲(chǔ)存在MLX90614芯片RAM 里的環(huán)境溫度TO的數(shù)據(jù)（地址為 07h）。通過(guò)相關(guān)的公式換算，可以得出相應(yīng)的溫度值并顯示出來(lái)。流程圖如圖 4.7所示： 圖4.7

30、 紅外測(cè)試程序流程圖 MLX90614每次發(fā)送和接收數(shù)據(jù)都是按照字節(jié)一一進(jìn)行的，紅外測(cè)溫模塊的數(shù)據(jù)處理程序流程如圖4.7所示，關(guān)于每個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)流程則如圖4.8所示。每發(fā)送一個(gè)字節(jié)（發(fā)送按位進(jìn)行，8個(gè)位字節(jié)）之后，系統(tǒng)會(huì)先確認(rèn)方是否產(chǎn)生了應(yīng)答，如了應(yīng)答，就表明這一送成功，接著發(fā)送下字節(jié)；如果沒(méi)有答信號(hào)的確認(rèn)，系統(tǒng)就會(huì)選擇再次重新這一字節(jié)的數(shù)據(jù)，直到接對(duì)方發(fā)來(lái)的應(yīng)答信號(hào)，才可以繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容數(shù)據(jù)，如果進(jìn)行了多次重發(fā)之后，仍然沒(méi)有收到任何的應(yīng)答信號(hào)，那么就停止發(fā)送。接收數(shù)據(jù)后，每接收到一個(gè)完整的字節(jié)（逐位也接收時(shí)，接收器是一個(gè)8位字節(jié)），以指示成功接收，然后發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)給對(duì)方，然

31、后重復(fù)此步驟，以接收下一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。從MLX90614是16讀出的數(shù)據(jù)，和由DataH（高8）和DATAL（低8）兩部分，它們存儲(chǔ)在RAM地址07H單元是當(dāng)前環(huán)境溫度（TO）的數(shù)據(jù)，模塊內(nèi)設(shè)置的數(shù)據(jù)其實(shí)為0x2D8Ah結(jié)束為0x4DB0h，通過(guò)計(jì)算公式能溫度范圍是-40 °C 85 °C。 圖4.8 MLX90614讀寫(xiě)數(shù)據(jù)從MLX90614中讀出的數(shù)據(jù)（DataH ：DataL）并不是真實(shí)的環(huán)境溫度，需要換算公式把它換算為單位為攝氏度（） 的溫度數(shù)據(jù)， 換算公式為：To = RAM（DataH ：DataL）*0.02 273.15。紅外測(cè)溫程序中的主要函數(shù)如下： 1）

32、unsigned long int NEN_REND(unsigned char slave_addR,unsigned char cmdR) 功能: 給定受控地址和命令時(shí)由 MLX90614 讀取數(shù)據(jù) 2) unsigned char PEC_cal(unsigned char pec,int n) 功能: 根據(jù)接收的字節(jié)計(jì)算PEC 碼 3) void EEPROM_WRITE(unsigned char s ddW,unsigned char cmdW,unsigned charchar DataH cmdW,unsigned char DataL,unsigned char DataH

33、功能: 根據(jù)命令寫(xiě)入相關(guān)數(shù)據(jù)到給定受控器件地址的 MLX90614 4) unsigned int *CALTEMP(unsigned long int TEMP) 功能: 根據(jù)十六進(jìn)制數(shù)值計(jì)算溫度 4.3無(wú)線通訊模塊當(dāng)模塊工作狀按鍵處于正常模式(模式1)下時(shí)，兩個(gè)模塊之間就在進(jìn)行雙向通信。此時(shí)模塊同時(shí)監(jiān)聽(tīng)串口是否有數(shù)據(jù)和空中射頻信道中的情況，這時(shí)候模塊即可以當(dāng)做發(fā)射端使用也可以當(dāng)做接收端使用。4.3.1 發(fā)送端和接收端處理流程 （1）數(shù)據(jù)發(fā)送端處理過(guò)程（SET_A置0，SET_B置為0 ） 當(dāng)數(shù)據(jù)輸入時(shí)被串口檢測(cè)到，AUX置0并將內(nèi)部設(shè)置成無(wú)線發(fā)射狀態(tài)，交織糾錯(cuò)編碼串口收到的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)空

34、中射頻信道發(fā)送出來(lái)，在發(fā)送完成將AUX置1并轉(zhuǎn)入不斷檢測(cè)串口是否有數(shù)據(jù)輸入的狀態(tài)。 （2）數(shù)據(jù)接收端處理流程（SET_A設(shè)置為0，SET_B設(shè)置為0 ） 當(dāng)數(shù)據(jù)通過(guò)空中射頻信道傳送到接收端時(shí)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的交織糾錯(cuò)解碼并檢測(cè)數(shù)據(jù)是否正確無(wú)誤，如果正確 ，將AUX置0 然后把解碼的數(shù)據(jù)從串口輸出，當(dāng)輸出結(jié)束后將Aux值1并繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)是否有數(shù)據(jù)收到。4.3.2正常工作模式下的流程1. 在使用模塊的時(shí)候，我們可以使用兩個(gè)GPIO端口把SET_A和SET_ B兩個(gè)管腳置成低電平或者將這兩個(gè)管腳直接與GND（連接可以減少占用 MCU 2個(gè)IO 端口），使模塊工作在正常工作狀態(tài)。 在這種工作模式下，模塊的通訊

35、方式而是半雙工通信，即發(fā)送端和接收端可以互換位置。但是前提條件是發(fā)送端和接收端的射頻參數(shù)必須保持一致，正常通訊要讓收發(fā)目標(biāo)地址匹配。 2.在串口有數(shù)據(jù)輸入被發(fā)送端模塊監(jiān)聽(tīng)到，在置低AUX的同事模塊會(huì)自動(dòng)切換到發(fā)射狀態(tài)。剛才串口收到的串口數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)空中信道將數(shù)據(jù)發(fā)送出來(lái)。發(fā)送完成后AUX會(huì)置1并且模塊會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入不斷檢測(cè)是否有數(shù)據(jù)收到的狀態(tài)。當(dāng)對(duì)方發(fā)出的數(shù)據(jù)信息變繼續(xù)進(jìn)行接收。 3 .當(dāng)接收器模塊被發(fā)現(xiàn)有一個(gè)承載空氣濰坊出現(xiàn)，并從空氣通道接收由餓啊發(fā)出發(fā)送端模塊的數(shù)據(jù)將通過(guò)CRC校驗(yàn)和的數(shù)目的確定和菲數(shù)據(jù)接收是否正確，當(dāng)數(shù)據(jù)是正確的是AUX設(shè)置為0，并從輸出端之后的串行輸出的解碼數(shù)據(jù)，在AUX被設(shè)

36、置1，再次進(jìn)入檢測(cè)狀態(tài)。當(dāng)外部單片機(jī)需要接受模塊收到的數(shù)據(jù)時(shí)，只要進(jìn)行簡(jiǎn)單的串口通訊就能將數(shù)據(jù)傳到單片機(jī)中。單片機(jī)不需要個(gè)接收端任何命令就能收到數(shù)據(jù)。模塊工作流程描述如下：4.4 數(shù)據(jù)處理由于前邊采用了串口通訊，所以這節(jié)主要是51對(duì)串口數(shù)據(jù)的一個(gè)解析，并將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。4.4.1 串口數(shù)據(jù)的解析無(wú)線串口發(fā)過(guò)來(lái)的一幀數(shù)據(jù)格式為：（16進(jìn)制）AA 2A 37 2C 37 C4 BB。其中： 幀頭AA 環(huán)境溫度低字節(jié)2A 高字節(jié)37 物體溫度低字節(jié)2C 高字節(jié)37 校驗(yàn)和 C4 =2A+37+2C+37 結(jié)尾 BB 計(jì)算 物體溫度=0x372A*0.02-273.15=9.29 度

37、環(huán)境溫度=0x372C*0.02-273.15=9.33 度我們需要做的工作是把第二個(gè)到第四個(gè)數(shù)據(jù)取出來(lái)，具體如下：char deal_data(void) uint b=0,c=0,a=0; for(a=0;a<14;a+) if(LED_Buffera=0xaa)&&(LED_Buffera+6=0xbb) b=LED_Buffera+2; b=(b<<8)+LED_Buffera+1; c=LED_Buffera+4; c=(c<<8)+ LED_Buffera+3; ht=(float)b*0.02- 273.15; wt=(fl

38、oat)c*0.02- 273.15; return a; void main() uint htt=0; static uchar k=0; uchar a=0; init();/ qushuju(); LCD_init(); LCD_clear(); LCD_write_english_string(0,0,"WT:"); LCD_write_english_string(10*6,0,"C"); LCD_write_english_string(0,2,"HT:"); LCD_write_english_string(10*6,

39、2,"C"); while(1) while(!flag) ; EA=0; a=deal_data(); htt=(uint)(ht*100);if(htt>3000)led0=0;led1=1;led2=1;feng=1;Delay_1ms(1);feng=0; if(htt>3300)&&(htt<4000)led0=1;led1=0;led2=1;feng=1;Delay_1ms(1);feng=0; if(htt>4000)led0=1;led1=1;led2=0;Delay_1ms(50);led2=0;feng=1;Del

40、ay_1ms(1);feng=0; if(htt<3000)led0=1;led1=1;led2=1; display(4,2,wt); display(4,0,ht); for(k=a+1;k<a+5;k+) SBUF = LED_Bufferk;while(!TI) /如果發(fā)送完畢，硬件會(huì)置位 _nop_();TI = 0； Delay_1ms(10); ht=0; wt=0; a=0; k=0; flag=0; clean_LED_Buffer(); EA=1;4.4.2 液晶顯示主要運(yùn)用了5110的字形庫(kù)，可以直接調(diào)用便能顯示需要的數(shù)據(jù)，主要程序如下：#include<

41、;reg52.h> #include "nokia_5110.h"#include "english_6x8_pixel.h"#include "write_chinese_string_pixel.h"typedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint;sbit SCLK = P11;/ pin 2 header5sbit SDIN = P12;/ pin 3 header4sbit LCD_DC = P13;/ pin 4 header3sbit LCD_CE = P1

42、4;/ pin 5 header2sbit LCD_RST = P15; / pin 9 header1void LCD_init(void) LCD_RST = 0; / 產(chǎn)生一個(gè)讓LCD復(fù)位的低電平脈沖 delay_s(); LCD_RST = 1;/ 關(guān)閉LCD LCD_CE = 0; delay_s(); LCD_CE = 1;/ 使能LCD delay_s(); LCD_write_byte(0x21, 0);/ 使用擴(kuò)展命令設(shè)置LCD模式 LCD_write_byte(0xbd, 0);/ 設(shè)置偏置電壓 LCD_write_byte(0x06, 0);/ 溫度校正 LCD_writ

43、e_byte(0x13, 0);/ 1:48 LCD_write_byte(0x20, 0);/ 使用基本命令 LCD_clear(); / 清屏 LCD_write_byte(0x0c, 0);/ 設(shè)定顯示模式，正常顯示 LCD_CE = 0; / 關(guān)閉LCD void LCD_write_english_string(unsigned char X,unsigned char Y,char *s) LCD_set_XY(X,Y); while (*s) LCD_write_char(*s); s+; void LCD_write_shu(unsigned char row,unsigned

44、 char page,unsigned char c) /row:列 page:頁(yè) dd:字符 unsigned char i; LCD_set_XY(row*6, page);/ 列，頁(yè) for(i=0; i<6;i+) LCD_write_byte(font6x8ci, 1); void display(int x,int y,float t) unsigned int i,j; j=(uint)(t*100); i=j/1000; LCD_write_shu(x,y,i+16); i=j/100%10; LCD_write_shu(x+1,y,i+16); LCD_write_sh

45、u(x+2,y,14);/顯示. i=j/10%10; LCD_write_shu(x+3,y,i+16); i=j%10; LCD_write_shu(x+4,y,i+16);4.4.3高溫報(bào)警在程序中寫(xiě)入了報(bào)警上限，當(dāng)溫度超過(guò)時(shí)蜂鳴器就會(huì)響起，并有不同顏色LED對(duì)不同溫度區(qū)間做為報(bào)警指示。4.5 本章總結(jié)本章分為四部分介紹了系統(tǒng)軟件部分構(gòu)成，第一部分介紹了編譯軟件，第二部分介紹了MLX90614的通訊協(xié)議以及主要測(cè)溫的程序。第三部分介紹了無(wú)線傳輸?shù)墓ぷ髁鞒?，第四部分為系統(tǒng)的核心，介紹了溫度傳感器測(cè)得溫度通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)?1單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理的程序編寫(xiě)。第五章 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試5.1系統(tǒng)的實(shí)物構(gòu)建

46、此系統(tǒng)有由非接觸式溫度傳感器MLX90614與STM32組成了測(cè)溫模塊、無(wú)線傳輸模塊和數(shù)據(jù)梳理模塊構(gòu)成。了中遠(yuǎn)距離的無(wú)線傳輸溫度數(shù)據(jù)的基本功能，并在數(shù)據(jù)處理方面添加了一些實(shí)現(xiàn)小功能，如高溫報(bào)警，液晶屏顯示等等。實(shí)物搭建圖為圖5.1。 圖5.1實(shí)物構(gòu)建圖5.2系統(tǒng)的調(diào)試與分析5.2.1溫度傳感器的誤差分析 作為一款非接觸式的測(cè)溫方法，紅外測(cè)溫一方面實(shí)現(xiàn)了處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和存在一定危險(xiǎn)的物體的溫度精確測(cè)量，另一方面，傳感器紅外探頭與檢測(cè)物體之間不能直接接觸造成了無(wú)法達(dá)到完全熱平衡，傳播路徑紅外熱量損失等各種各樣的誤差，主要影響因素有發(fā)射率、輻射角度、距離系數(shù)、物體形狀大小和環(huán)境因素等。根據(jù)現(xiàn)有條件，主

47、要探索了輻射角度、距離系數(shù)、物體形狀大小因素所造成的誤差。1. 輻射角度的影響MLX90614紅外溫度計(jì)中的熱電堆傳感器測(cè)量的是輻射角度范圍內(nèi)物體的平均溫度輻射角度越大，測(cè)試誤差也就越大。一般來(lái)說(shuō)，選擇的類型的輻射角度最好小于30°，當(dāng)大于45°C是就會(huì)出現(xiàn)誤差，可在特殊情況下輻射角度不得不大于45°C，那么只能適當(dāng)?shù)販p小輻射率進(jìn)行修正補(bǔ)償。本次設(shè)計(jì)中選用的傳感器為MLX90614ESF-BCC,這款傳感器的輻射視野角度FOV=35°，在誤差允許的范圍內(nèi)，測(cè)量數(shù)據(jù)是相對(duì)精確的。2. 距離系數(shù)的影響距離系數(shù)(K=S:D)是紅外溫度傳感器MLX90614的探

48、頭到被測(cè)瓶體之間的距離S 與被測(cè)瓶體的直徑D 的比值，這個(gè)參數(shù)的大小對(duì)溫度傳感器測(cè)量精度的影響相當(dāng)大，K值越大測(cè)度測(cè)量分辨率越高。所以在選擇遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)，需要選擇分辨率更高的探頭或者光學(xué)透鏡，在日常使用中，不可以忽略測(cè)溫器件的分辨率，必須按照探頭與物體之間的的S:D 值的要求測(cè)溫，K值的不合理直接影響溫度測(cè)量精度，而且誤差相當(dāng)大。在測(cè)試過(guò)程中，我們把測(cè)量距離與目標(biāo)直徑設(shè)定為S:D=12:1 的情況下，測(cè)量距離應(yīng)滿足下表的要求。目標(biāo)大小D（mm）1530100200測(cè)量距離S(mm)<180<360<1200<2400 表5.1不同目標(biāo)大小對(duì)應(yīng)的距離值應(yīng)滿足的要求目標(biāo)大小

49、3. 物體形狀大小的影響 待測(cè)物體形狀大小和測(cè)溫傳感器視場(chǎng)影響儀器測(cè)量的精度。MLX90614在進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，測(cè)定的是視場(chǎng)內(nèi)待測(cè)物體上確定面積的表面溫度平均值。一般測(cè)量時(shí)物體大小與視場(chǎng)的關(guān)系有以下三種情況： (1)當(dāng)被測(cè)物體形狀大于紅外溫度傳感器探頭視場(chǎng)時(shí)，紅外溫度傳感器探頭視場(chǎng)內(nèi)只有待測(cè)物，體就不會(huì)受到測(cè)量區(qū)域之外的環(huán)境背景影響，所以可以顯示被測(cè)物體位于視場(chǎng)內(nèi)確定面積的真實(shí)溫度，這時(shí)的測(cè)量精度是最高的，測(cè)溫效果是最好。 (2)當(dāng)被測(cè)物體形狀等于紅外溫度傳感器探頭視場(chǎng)時(shí)，紅外溫度傳感器探頭視場(chǎng)內(nèi)會(huì)有部分環(huán)境背景，測(cè)溫結(jié)果會(huì)受到測(cè)量區(qū)域內(nèi)的環(huán)境背景影響，但背景影響相對(duì)來(lái)說(shuō)還比較小，這時(shí)的測(cè)溫效果一般。 (3)當(dāng)被測(cè)物體形狀小于紅外溫度傳感器探頭視場(chǎng)時(shí)，物體周?chē)鸀榉秶钠渌椛涞哪芰烤蜁?huì)進(jìn)入紅外而無(wú)法探頭的視場(chǎng)具體內(nèi)干擾測(cè)溫讀數(shù)，造成人為誤差。這時(shí)候測(cè)量的溫度值是被測(cè)物體表面溫度和環(huán)境背景溫度的加權(quán)平均值。因此在實(shí)際測(cè)溫過(guò)程中，被測(cè)目標(biāo)形狀最好是規(guī)則的，物體大小最好超過(guò)視場(chǎng)大小的50%，具體情況如圖5.2。所示： 圖5.2 目標(biāo)大小與視場(chǎng)關(guān)系示意圖經(jīng)過(guò)多