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1 FPGA 智能传感器
(1) 智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节，能够对所测的数值及其误差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理，借助于软件滤波器滤波数字信号。此外，还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿，以改进测量精度。
(2) 智能化传感器具有自诊断和自校准功能，可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时，它将发出告警信号，并根据其分析器的输人信号给出相关的
诊断信息。当智能化传感器由于某些内部故障而不能正常工作时，它能够借助其内 部检测链路找出异常现象或出了故障的部件。
(3) 智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量，从而进一步拓宽了其探测 与应用领域，而微处理器的介人使得智能化传感器能够更加方便地对多种信号进行 实时处理。此外，其灵活的配置功能既能够使相同类型的传感器实现最佳的工作性 能，也能使它们适合于各不相同的工作环境。
(4) 智能化传感器既能够很方便地实时处理所探测到的大量数据，也可以根据需 要将它们存储起来。存储大量信息的目的主要是以备事后查询，这一类信息包括设 备的历史信息以及有关探测分析结果的索引等。
(5) 智能化传感器备有一个数字式通信接口，通过此接口可以直接与其所属计算 机进行通讯联络和交换信息。此外，智能化传感器的信息管理程序也非常简单方便， 譬如，可以对探测系统进行远距离控制或者在锁定方式下工作，也可以将所测的数 据发送给远程用户等
基于labview 和声卡
本系统主要实现温度的检测与控制，使系统的温度始终保持在要
求的范围内。系统框图如图I所示。首先将温度信号转换为电信号．然 后通过数据采集电路将电信号采集进入计算机，借助LabVIEW软件进 行数据分析、处理和显示．最后通过温度控制接口电路对温度进行实时 监控。系统中温度检测、采集和控制由硬件实现，信号的分析与处理及 后续结果的输出与显示则靠软件完成。
由于声卡采集的信号是音频信号，且幅值受到一定限制，同时我们 在实验中发现声卡对于信号频率采集的灵敏度远远大于对信号幅度的 灵敏度，所以本单元电路包括两部分：通过温度传感器将温度信号转换 为电压信号，再利用v，F(压，频)转换电路将电压信号转换为具有一定 幅值的频率信号，通过声卡采集频率，然后借助I_abVlEW的信号处理 功能对信号进行处理和显示。需要注意的是转换电路的设计既要保证 V腰转换器具有良好的线性度。又要具有合适的频率 (3)加热与降温电路
加热与降温电路的作用，就是利用前级双限电压比较器电路的输出
信号，控制继电器的通断。使其起到一个开关作用，用以控制加热元件与 降温元件的工作。限于学生实验条件，本系统分别采用加热电阻和c叫 风扇作为加热和降温元件。由于电路简单，这里不再给出电路图。。
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基于单片机控制的PTCR阻温特性测试系统的设计与实现
单片机与智能型温控表之间的串行通信，单片机接收温控表发送来的温 度信号，并对温控表发送控制信号，工作在全双工形式。
在 PTCR 阻温特性测试中，温度是非常重要的参数，炉温的均匀性和稳定程度
对测量准确性有着至关重要的影响。本测试系统的温度源采用工业电炉300，利用温度 传感器Pt100 测温[37]，由温控表（智能型专家自整定PID 调节器）进行控温保温。 在温控系统中温控表采用RS232 通信协议，C8051F020 单片机通过串口，经由 MAX232 电平转换电路与温控表连接，结合该温控表的通信协议，采用C51 编制串 行通信程序就可以实现C8051F020 单片机和温控表之间的串行通信，C8051F020 单 片机根据需要向温控表写入命令后，具体的控温保温工作交由智能型温控表完成[38]。 本系统选用的是日本岛电公司SR80 系列温控表。温度控制电路基本结构如图3-20 所示。
基于Laview的红外测温
虚拟仪器技术凭借图形化的编程方法和强大的硬件平台，在系统性能测试方面具 有显著的优势，能出色的完成数据采集和数据分析。系统性能的测试是一个不断反复 的过程，虚拟仪器技术提供的测量和自动化解决方案，能够快速的对测试方案进行更 新，具有很好的灵活性和可扩展性。
在标定过程中，运用 Labview 编写最小二乘标定法能够快速的进行曲线拟合，得 出测温方程和均方差，并将数据测量点和拟合曲线在同一窗口内显示，从而更好的判 断拟合优劣；使用波长函数法计算，分析波长误差、参考点误差、波长函数φ(λ)误 差、测量误差对红外测温仪测温精度的影响。
NI 公司开发的虚拟仪器技术，作为功能强大而又灵活的应用仪器和分析软件系统， 可以进行数据采集及控制、数据分析和数据显示。在工业、学术界和实验室中，广泛 用于做开发数据采集系统、仪器控制软件和分析软件的标准语言。自1986 年问世以来， Labview 帮助设计人员进行图形化开发环境来开发项目，从而获得更高的质量，更短进 入市场的时间，和更高的工程和生产效率。和现在普遍运用的各种编程语言，如C 语 言、matlab 相比较，Labview 有如下几个特点： (1) 真实信号 I/O，测量分析和数据显示的紧密集成 (2) 使用交互式配置和图形化编程的快速开发方式 (3) 基于 PC 的平台，拥有强大的功能扩展
(4) 广泛的部署对象，从桌面到手持、从实时到嵌入式设备
(5) 针对初学者的 EXPRESS 技术、针对有经验的程序员的完整功能 (6) 内置 500 个内置函数，对采集数据进行有意义的统计和处理
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功能强大且灵活的软件是所有虚拟仪器系统的核心。虚拟仪器除了应用程序层（如 labview，Visual Studio 等）外，测量服务软件也有非常重要的功能。
NI-DAQmx 是测量软件中的一种，它不仅仅是一个驱动软件，而应该把它看成I/O 驱动软件层。它提供了虚拟仪器软件和硬件之间的连通性以用于测量和控制。直观的
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应用程序编程接口（API）、仪器驱动、配置工具、快速I/O 助手，都是测量软件的特 色。DAQ 助手是一个基于步骤的向导，它可以无需编程即可配置数据采集任务、虚拟通 道以及实现缩放操作。
对系统进行整体性能的分析，一套好的数据采集设备是非常重要的。NI 公司的M Series 高精度系列的数据采集卡在数据采集方面有强大的优势。
全文通过仿真和实验，依托虚拟仪器这一强大的测试平台，对红外测温仪的整体性 能进行评价。首先，由于温度传感器得到的信号电压需要通过具体的数学模型，转换 为实际目标的温度信号；其次，每一台不同的红外测温仪都需要进行标定过程，从而 确定信号电压和温度信号之间的关系，标定的精准度直接影响红外测温仪的各项参数， 同时在标定的过程当中存在着各种误差，更需要一种快捷简便的方法提供高效的标定 方法；最后，红外测温仪应用的广泛性使得测温的环境千差万别，环境中存在各种不 同的影响测温精度的因素，本文也对三个主要的因素进行了实际的测量，通过修正方 法提高测温的精度。
信号处理系统：对于不同类型、不同测温范围、不同用途的红外点温仪，由于 红外探测器种类的不同、设计原理的不同，其信号处理系统也就不同，但信号处理系 统要完成的主要功能是相同的，即放大、抑制噪声、线性化处理、发射率修正、环境 温度补偿、A/D 和D/A 转换以及要求输出信号等。
通过式（2-26）可以用线性最小二乘法求得目标的真实温度T 和光谱发射率 ( , ) i ε λ T ，线性情况的最小二乘估计参数是参数的无偏估计，且无论观测值 服从何种分布，在参数的所有线性无偏估计中，最小二乘法估计的方差最 小。
0 1 { , , } n a a ",a 0 1 { , , } n a a ",a
使用基于最小二乘法的标定理论可以求
得目标的真实温度T 和光谱发射率( , ) i ε λ T ；基于波长函数辐射的测温仪标定方法证明 了，对于任意给定温度T 值即可通过计算得到对应的仪器的信号S 值，这一对应关系 可以用来分析不同参数的误差对红外测温仪标定的误差影响
为了从研制水平和生产工艺控制两个方面同时采取措施提高系统的成品率，通常
需要进口专用的红外综合检测仪，这种仪器测试的参数全、精度高的，但造价非常高， 且只能进行整机测试，不能进行仿真和控制，不易维护和升级。如果采用标准箱式仪 器搭建这套测试系统，则需要示波器、万用表、任意波形发生器（多台）、高速同步数 据记录仪（多台）、动态信号分析仪、传递函数分析仪、逻辑分析仪等设备。由于是分 立测试，不能保证信号之间的同步时序，体积庞大、接线复杂，即使如此，对热图像
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温度传感器标定系统设计
