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(shè)計和實現(xiàn)。在水泥、玻璃、電力等行業(yè)爐窯是最主要的生產(chǎn)設(shè)備，爐膛的溫度的控制對產(chǎn)品質(zhì)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(jiān)控主要由工作人員通過觀察工業(yè)電視進行經(jīng)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(tǒng)雖然精度高并在國外早已應(yīng)用，但由于我國技術(shù)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(xiàn)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(yè)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(chǎn)設(shè)備的企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)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(qū)域?qū)Ω邷貭t窯進行比值測溫的可行性;針對工業(yè)高溫爐窯輻射的峰值位置在中紅外區(qū)域，近紅外區(qū)域的輻射仍然比較低，且普通CCD在近紅外區(qū)域響應(yīng)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(jù)所選CCD本文設(shè)計了一套完整的雙波段測溫系統(tǒng)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(shù)轉(zhuǎn)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(tǒng)的設(shè)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(shè)計的硬件系統(tǒng)是單波段系統(tǒng)，本系統(tǒng)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(fā)了相應(yīng)的固件程序、設(shè)備驅(qū)動程序和應(yīng)用程序，對所設(shè)計的各個功能模塊分別進行了測試和調(diào)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(shè)計的硬件系統(tǒng)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(yè)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(shù)據(jù)模擬計算，獲得了良好的測溫效果。 由于雙波段系統(tǒng)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(tǒng)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。