一种适于金属表面非接触式温度测量系统技术方案

一种适于金属表面非接触式温度测量系统，涉及一种温度检测系统。设有电源、指示灯、红外非接触温度传感器、LCD显示屏、继电器、蜂鸣器、微处理器；红外非接触温度传感器通过数字信号输入端与微处理器连接，红外非接触温度传感器用于采集被测对象的温度数据；LCD显示屏通过上拉电阻与微处理器连接；蜂鸣器和继电器分别与微处理器连接。采用以最小二乘法为基础的多项式拟合来进行补偿。通过精度较高但运用较不方便的接触式测温确定金属表面的实际温度，同时将数据与未补偿的红外非接触测温数据一一对应，然后通过多项式拟合等，对数据进行处理以补偿红外非接触测温，实现在较高精度下用红外非接触测温测量金属表面温度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种适于金属表面非接触式温度测量系统，涉及一种温度检测系统。设有电源、指示灯、红外非接触温度传感器、LCD显示屏、继电器、蜂鸣器、微处理器；红外非接触温度传感器通过数字信号输入端与微处理器连接，红外非接触温度传感器用于采集被测对象的温度数据；LCD显示屏通过上拉电阻与微处理器连接；蜂鸣器和继电器分别与微处理器连接。采用以最小二乘法为基础的多项式拟合来进行补偿。通过精度较高但运用较不方便的接触式测温确定金属表面的实际温度，同时将数据与未补偿的红外非接触测温数据一一对应，然后通过多项式拟合等，对数据进行处理以补偿红外非接触测温，实现在较高精度下用红外非接触测温测量金属表面温度。【专利说明】一种适于金属表面非接触式温度测量系统
本专利技术涉及一种温度检测系统，尤其是涉及一种适于金属表面非接触式温度测量系统。
技术介绍
当前，红外传感器应用广泛，涵盖工业生产、生活等各个领域，红外测温因其非接触的特性，可以对一些远距离、运动的和有危险性的物体进行温度测量，它具有安全、快速、可靠、方便等优势，已经在电力、石油、化工、交通机械、医疗等许多领域和公共场合得到广泛的应用，成为产品检测、故障诊断和预防疾病流行的重要手段。红外测温还可用于气象分析、植物的生长的调查、防灾、防盗等。 可以看出，这些运用场合通常要求传感器不接触被测物，温度变化范围小，温度变化较平稳。非接触式红外传感器测温在这里体现出其价格低廉、操作简单、测温准确、体积小的优点。同时，设计电路比较简单，元器件少，所以可靠性和稳定性好，使用方便。非接触式红外测温传感器还与单片机以及其它类型的传感器等结合起来。 由于非接触红外测温是根据黑体辐射原理来测量的。如果物体不是黑体，测量是不准确的，而且也无法测出物体辐射率的分布。可通过补偿方法以减小误差，提高精度。对于发射率的补偿调校可以通过在测温之前明确被测物体的发射率并进行相应的修正补偿来减小其带来的测量误差。对于测量距离的补偿调校可以预先设定一个距离系数来实现分析距离因数带来的测温误差，从而为进一步的温度补偿做好准备。对于测量环境的补偿调校可以运用传统的热敏电阻法。但当要求精度较高时，可以运用软件处理数据，进行补偿。 数值分析是科学领域分析数据、减小误差、探索规律的强有力武器。在众多数值分析方法中，最小二乘法格外引人注目。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适于金属表面非接触式温度测量系统。 本专利技术设有电源、指示灯、红外非接触温度传感器、IXD显示屏、继电器、蜂鸣器、微处理器和外壳；用于指示工作状态的指示灯与微处理器连接，所述红外非接触温度传感器通过数字信号输入端与微处理器连接，红外非接触温度传感器用于采集被测对象的温度数据；所述IXD显示屏通过上拉电阻与微处理器连接；所述蜂鸣器和继电器分别与微处理器连接。 所述外壳可米用低电阻的金属材料制成封闭的仪表外壳。 所述微处理器可采用型号为STC89C52的单片机。 所述红外非接触温度传感器可采用TN901传感器，TN901传感器的响应时间为ls，刷新频率为1.4Hz，精度为正负0.6°C，分辨率为0.06250C，感应波段5?14 μ m，只需3V或5V电源供电，不同于多数其他红外温度计(9V);自带时钟和温度补偿，集成度高，尺寸小，质量轻，外围电路简单。 本专利技术利用算法软件对数据进行处理，可以极大地提高效率，准确地判定需要拟合的阶次，如k阶是最佳拟合，不需要进行更高阶拟合，当输人阶数大于k时，计算机就会发出提醒编程者拟合次数不合适。为了简化多项式，采用线性拟合来来补偿非接触测温。 本专利技术的标定与校准主要采用多项式拟合法，相较于插值法，保证观测数据以外单调递增即可，能够规避多项式拟合在样本点之外误差较大的点；也可以在很大程度上减少随机误差(温度，湿度，光线强度)对曲线的影响；由多项式拟合可以得出结构相对简单的式子并写入C语言程序中，有利于程序的可读性和后继开发。 本专利技术中，将市电整流得到5V直流电源，电源开关负责整个电路的工作状态，指示灯使电路工作与否一目了然。红外非接触温度传感器完成被测对象温度数据的采集和上报。微处理器作为控制中心，负责接收红外非接触温度传感器发送的时钟信号和温度数据，经过程序处理，向IXD显示器、继电器和蜂鸣器发送信号。 本专利技术中采用以最小二乘法为基础的多项式拟合来进行补偿。通过精度较高但运用较不方便的接触式测温确定金属表面的实际温度，同时将数据与未补偿的红外非接触测温数据一一对应，然后通过多项式拟合等，对数据进行处理以补偿红外非接触测温，实现在较高精度下用红外非接触测温测量金属表面温度。 本专利技术的算法程序主要建立在多项式拟合思想的基础上，首先输入非接触测温数据集a与接触测温参考集b，然后确定拟合次数m的初始值，接着判断所用数据点是否够用，若够用，则输出m阶多项式系数与拟合偏差，且增加拟合次数m反复上述步骤，直到数据集个数不够该m阶运算时程序结束。 本专利技术主要采取电磁屏蔽的方法，用低电阻的金属材料制成封闭的仪表外壳。单片机接收红外非接触温度传感器发送的时钟信号和温度数据，经过程序处理，控制IXD显示屏、继电器和蜂鸣器。单片机程序中包含了温度的补偿程序。红外非接触温度传感器以其非接触、与被测对象互不相干扰、测温范围宽、响应速度快等优点在许多场合，尤其是电力行业有很好的应用前景。 由于发射率对测温结果的影响是线性的，因此本专利技术在数据处理时主要考虑多项式拟合中包括线性拟合在内的次数较低的拟合。本专利技术采用算法软件编写多项式拟合程序，然后将拟合得到的结果写入原来的单片机程序中，从而对非接触测温进行补偿，使红外非接触温度传感器TN901能够在较高精度下测量金属表面的温度。 本专利技术具备以下特点:不破坏被测对象的温度分布，响应速度快，测量精度高，稳定性强，方便直观，适合后续开发等，具体体现在: (I)测温精度优于1°C ; (2)单片机相应程序下载接口 ； (3) LCD实时显示温度； (4)满足市电工作要求； (5)工作环境满足金属表面测温要求。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术实施例的电路组成框图。 【具体实施方式】 以下实施例将结合附图对本专利技术作进一步的说明。 参见图1，本专利技术实施例设有5V直流电源2(5V直流电源2的输入端外接220V交流电源I)、指示灯(在图1中未画出)、红外非接触温度传感器3、IXD显示屏5、继电器6、蜂鸣器7、微处理器4和外壳；用于指示工作状态的指示灯与微处理器4连接，所述红外非接触温度传感器3通过数字信号输入端与微处理器4连接，红外非接触温度传感器3用于采集被测对象A的温度数据；所述LCD显示屏5通过上拉电阻与微处理器4连接；所述蜂鸣器6和继电器7分别与微处理器4连接。 所述外壳可采用低电阻的金属材料制成封闭的仪表外壳。 所述微处理器4可采用型号为STC89C52的单片机。 所述红外非接触温度传感器3可采用TN901传感器，TN901传感器的响应时间为ls，刷新频率为1.4Hz，精度为正负0.6°C，分辨率为0.0625°C，感应波段5?14 μ m，只需3V或5V电源供电，不同于多数其他红外温度计(9V);自带时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于金属表面非接触式温度测量系统，其特征在于设有电源、指示灯、红外非接触温度传感器、LCD显示屏、继电器、蜂鸣器、微处理器和外壳；用于指示工作状态的指示灯与微处理器连接，所述红外非接触温度传感器通过数字信号输入端与微处理器连接，红外非接触温度传感器用于采集被测对象的温度数据；所述LCD显示屏通过上拉电阻与微处理器连接；所述蜂鸣器和继电器分别与微处理器连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方正，陈德衍，陈雅琳，向伦慈，陈思媛，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35