基于FPGA的红外测温系统的研究

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红外热像仪既可以得到目标的红外图像,同时也能测量目标的温度。红外热像仪测温具有非接触、远距离、灵敏度高、速度快、测温范围广,以及可以在图像中选取被测目标等优点。目前,普通红外热像仪作为测温仪器,在固定环境条件下其测量温度误差在2℃左右。论文以研究比较精确测量人体部位温度分布为目标,采用FLIR公司生产的324×256像元、9帧/秒的非制冷氧化钒焦平面阵列Photon320机芯,完成基于FPGA的红外测温系统设计与影响测温精度相关研究,为下一步开发固定环境下满足测量人体部位温度分布应用的热像仪产品打下基础。完成的具体工作如下:(1)基于FPGA设计了一套接口电路板,完成了帧率和接口的转换。首先完成了电路系统硬件电路原理图的设计工作,绘制出完整的硬件电路图;然后利用QuartusII9.0软件工具,设计了一套视频处理的软件程序。软件程序主要完成将机芯输出的模拟PAL制视频信号的帧率从9帧/秒提高到25帧/秒,且网口输出连接到计算机进行处理和显示,输出的CVBS模拟视频信号送到监视器显示,主要是用来系统测试。(2)利用Visual C++6.0的MFC工具开发了一套PC机测温操作软件平台。软件操作平台能实时显示传输过来的视频图像信号,还能控制机芯的开启和关闭。利用该软件完成热像仪的标定之后,能实时显示测量得到的灰度值和温度值信息。(3)基于在固定环境下对手掌各部分温度测量的应用需求,实验研究距离对本文搭建的红外测温平台的测温精度影响及提高精度的方法。首先在环境温度和湿度一定的条件下,实验研究了在一种测温距离下标定,不同测温距离测量时的测温精度,实验结果是测量精度是0.43℃,且离标定距离越远测量精度越差;其次实验研究了不同测温距离下重新标定的测温精度,测量平均绝对误差可以达到0.07℃,为在固定环境下利用红外热像仪比较精确的测量物体温度分布的应用提供了方法。实验还研究了热像仪测量灰度值与黑体温度的线性关系和热像仪预热时间对热像仪测量稳定性的影响。
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