使用CCD和USB設計和實現測溫攝像機的論文免費下載

　　本文主要研究基于近紅外增強型CCD的測溫攝像機的軟硬件設計和實現。在水泥、玻璃、電力等行業爐窯是最主要的生產設備，爐膛的溫度的控制對產品質量、燃料消耗和溫室氣體排放有重要的作用，當前對爐膛溫度監控主要由工作人員通過觀察工業電視進行經驗估計，主觀性強、誤差大，采用紅外焦平面的紅外熱成像測溫系統雖然精度高并在國外早已應用，但由于我國技術尚未成熟及國外對我國的禁運，我國無法廣泛使用，針對這一現狀，本文提出采用近紅外增強型CCD作為探測器和雙波段比值測溫方法研制測溫攝像機，并用偽彩色顯示溫度分布圖象，對于工業高溫爐窯具有測溫準確、抗干擾性能強及成本低廉的特點，本測溫攝像機的使用對以高溫爐窯為主要生產設備的企業提高產品質量、降低能源消耗、減少溫室氣體排放有重要的意義。 本文首先對黑體輻射理論和雙波段比值測溫理論進行研究，探討在近紅外區域對高溫爐窯進行比值測溫的可行性;針對工業高溫爐窯輻射的峰值位置在中紅外區域，近紅外區域的輻射仍然比較低，且普通CCD在近紅外區域響應很低的狀況，綜合考慮后選擇近紅外增強型CCD作為探測器;根據所選CCD本文設計了一套完整的雙波段測溫系統的硬件框架，由Sony公司的近紅外增強型黑白CCDICX255AL、10位輸出模數轉換器AD9991、帶有USB接口的可編程增強型8051處理器芯片Cy7c68013和EEPROM存儲器等完成功能，并提出雙波段測溫攝像機的分束和濾光系統的設計方案;由于光學分束鏡和濾光片都需要定制鍍膜，本文首先設計的硬件系統是單波段系統，本系統的硬件電路有兩塊線路板：以ICX255AL CCD和AD9991為核心的圖像采集板和帶USB接口的8051處理器芯片Cy7c68013為核心的控制板，這兩塊PCB均為2層電路板;還開發了相應的固件程序、設備驅動程序和應用程序，對所設計的各個功能模塊分別進行了測試和調試，計算機能通過USB口讀取圖像并在屏幕上顯示，獲得了良好的效果;由于本文設計的硬件系統實際上是單波段的，為了驗證雙波段測溫的效果，本文采用ASD FieldSpec HandHeld型光譜儀測量模擬黑體輻射源（工業爐窯的爐膛也是個近似黑體輻射源）的輻射，用測得的光譜數據模擬計算，獲得了良好的測溫效果。 由于雙波段系統的兩個以CCD核心的圖像采集電路是完全一樣的，因此本文的單波段系統完成后，可方便地組成雙波段電路，再加上分束鏡就可完成真正的測溫攝像機。