一种基于FPGA的高温红外测温系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115752738A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211344962.X(22)申请日2022.10.31(71)申请人山东大学地址266200山东省青岛市即墨区滨海路72号(72)发明人卢景琦冯天琪金俊雄(74)专利代理机构青岛华慧泽专利代理事务所(普通合伙)37247专利代理师马千会(51)Int.Cl.G01J5/00(2022.01)G01J5/03(2022.01)G01J5/06(2022.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于FPGA的高温红外测温系统(57)摘要本发明涉及温度监测技术领域，特别涉及一种基于FPGA的高温红外测温系统。一种基于FPGA的高温红外测温系统，包括辐射热源、光学系统、电子信息处理系统和通信显示系统；其中，所述辐射热源为带有封闭端的刚玉管，所述刚玉管的封闭端深入高温炉内，其开口端与光学系统连接；光学系统与电子信息处理系统连接，将光学系统采集的红外辐射信号传输给电子信息处理系统；所述电子信息处理系统将采集的红外辐射信号进行运算处理和转换，得到温度信息，并输出给通信显示系统；所述通信显示系统将获取的温度信息进行显示。本发明实现了对炉内温度的精确测量，并将实时温度在LCD和上位机软件上显示出来，也实现了对异常温度的报警功能。CN115752738ACN115752738A权利要求书1/2页1.一种基于FPGA的高温红外测温系统，其特征在于：包括辐射热源、光学系统、电子信息处理系统和通信显示系统，；其中，所述辐射热源为带有封闭端的刚玉管，所述刚玉管的封闭端深入高温炉内，其开口端与光学系统连接；光学系统与电子信息处理系统连接，将光学系统采集的红外辐射信号传输给电子信息处理系统；所述电子信息处理系统将采集的红外辐射信号进行运算处理和转换，得到温度信息，并输出给通信显示系统；所述通信显示系统将获取的温度信息进行显示。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的高温红外测温系统，其特征在于：所述的光学系统包括光路中依次设置的一个分束镜，两个凸透镜，两个滤波片；两个滤波片的中心波长分别为1450nm和1650nm，分别放置在两个凸透镜的焦点处。3.根据权利要求1所述的基于FPGA的高温红外测温系统，其特征在于：所述的电子信息处理系统包括两个光电探测器，A/D转换模块和FPGA；两光电探测器分别紧贴两个滤波片，接收经滤波片后的两束红外辐射信号；A/D转换模块采用双通道输入，将两个光电探测器输出的模拟信号转换为可由FPGA处理的数字信号，并以12位高精度的数字信号形式输出；FPGA以两路数字信号作为输入，以A/D转换模块输入时钟、LCD驱动信号、串口发送信号和蜂鸣器驱动信号作为输出，包括时钟分频模块、信号采集控制模块、数字滤波模块、温度运算模块、数据转BCD码模块、LCD驱动模块、串口发送模块、温度异常报警模块。4.根据权利要求3所述的基于FPGA的高温红外测温系统，其特征在于：所述时钟分频模块利用ClockingWizardIP核，将有源晶振提供的50MHz时钟作为输入，输出时钟Sys_Clk作为系统时钟分频模块、A/D采集控制模块、数字滤波模块、温度算法模块、数据转BCD码表示形式模块、LCD驱动模块、串口发送模块和蜂鸣器温度异常报警模块的输入时钟，频率为10MHz，另一输出时钟Adc_Clk作为A/D转换模块的输入时钟，频率为20MHz。5.根据权利要求4所述的基于FPGA的高温红外测温系统，其特征在于：A/D采集控制模块将经模数转换后解析出的两路12位数字信号数据作为输入，然后对输入数据做高四位位补偿，输出控制时钟Ctrl_Clk，并在控制时钟的下降沿将位补偿后的两路数据[15:0]DataA_out和[15:0]DataB_out输出。6.根据权利要求5所述的基于FPGA的高温红外测温系统，其特征在于：数字滤波模块利用FIRCompilerIP核，A/D采集控制模块的输出数据[15:0]DataA_out和[15:0]DataB_out作为输入，经滤波后滤除高频噪声信号后，输出两路数据[15:0]FirA_out和[15:0]FirB_out。7.根据权利要求6所述的基于FPGA的高温红外测温系统，其特征在于：温度算法模块以数字滤波模块的输出数据[15:0]FirA_out和[15:0]FirB_out作为输入，经除法运算、对数运算、加法运算、除法运算计算得到实时辐射源温度数据二进制表示形式[15:0]Tem_out。8.根据权利要求7所述的基于FPGA的高温红外测温系统，其特征在于：数据转BCD码表示形式模块根据来自温度算法模块的实时温度数据[15:0]Temp_out，转换为BCD码表示形