基于DSP处理器的红外测温系统的设计

　　0 引言

　　用红外热像仪对电力设施温度异常检测，判断电力设施是否故障，是无人机电力巡检系统中一项重要检测手段。电力设施故障红外诊断最核心的问题是要求准确地获得被测设施的温度分布或故障相关部位温度值与温升值。因此，对被测设施故障相关部位温度的计算与合理修正，将是提高检测设施表面温度准确性的关键环节。然而在现场进行电力设施红外检测时，由于检测条件和环境的影响变化，可能导致同一设施因检测条件不同，而得到不同的结果。因此，提高红外检测的准确度，必须提高红外热像仪测温精度和测温环境的适应能力。

　　传统红外测温的方法有多种，其中单项查表法和线性拟合法是两种主要的方法; 两种测温方法在测温环境相对稳定的条件下，测温测量值相对准确。但是在测温环境变换比较大时，往往会出现测温整体偏移现象，测量精度较差。分析其原因是上述两种测温算法都是针对某一环境温度下定标的，没有考虑到环境温度补偿。为了满足电力巡线系统中红外测温要求，提出了一种新的测温方法———双向查表法，该方法也是基于查表处理的，但与单项查表法相比，它需要查询测温表和环境补偿查表，利用环境补偿表，补偿了不同环境温度下的温度偏差，提高了环境温度变化的适应性和测温精度，解决了传统测温系统在不同环境温度下存在测温整体偏移问题。

　　1 系统的组成及工作原理

　　红外测温系统主要由 FPGA、DSP 处理器、SDRAM存储器、FLASH 存储器、视频字符叠加模块及电源转换模块等，系统框图如图 1 所示。

　　红外测温系统理论依据是普朗克定律。将普朗克公式在探测器工作波长范围内积分可以得出目标辐射率的大小与目标温度间存在着固定的对应关系，用红外探测器测出目标的热辐射功率，就能计算出目标的表面温度，这就是红外热成像测温理论基础[10]。红外探测器可获取景物大视场的红外辐射图像，当红外热像仪对物体测试时，热像仪的瞬时视场将物体表面分解成一个个像元，然后由内部机构将代表各像元温度的辐射能量按一定规律会聚到探测器上，探测器输出电信号的幅度与输入辐射能量的大小成正比，信号经过模数转换后送　　DSP 处理器处理，在显示器上显示出对应于物体表面温度分布的热像图，以黑体为标准，根据探测器输出热像图灰度值 G 与温度 T 的关系，测定样本点，建立 G 与 T的映射关系，则可以得到整个系统的温度标定查找表TB[T]，测量温度时，以 G 为索引，找出相应的温度。这样就实现了红外热成像测温系统。