[发明专利]具有自校正功能的红外热电堆温度传感器的温度计算模块及温度计算方法

摘要

本发明提供一种具有自校正功能的红外热电堆温度传感器温度计算方法，包括采用乘除法运算实现响应率R校正计算VP=Vres*△V2/△V1；根据VP和T0产生二维查找表地址；基于双线性插值方法对待测物体温度T1进行计算，首先对二维查找表单元输出数据VP分段进行线性插值，然后再对本地温度T0分段进行线性插值后输出待测物体温度T1。本发明还提供了实现上述温度计算方法的温度计算模块，包括：乘除法逻辑单元，地址产生模块，二维查找表单元，插值运算单元。本发明可以减小温度计算模块的电路规模，提高红外热电堆温度传感器的温度测量精度。

主权项

1.一种具有自校正功能的红外热电堆温度传感器温度计算方法，其特征在于，包括下述步骤： 步骤a.校正电阻通电发热，加热热电堆；采集数字化后的校正电阻发热致热电堆输出压差△V₁；采集数字化后的校正电阻两端电压Vres； 步骤b.校正电阻断电，采集数字化后的待测物体发热致热电堆输出压差△V₂；采集数字化后的本地温度T₀； V_res、△V₁、△V₂和T₀均为八位数字量； 步骤c.根据V_res、△V₁和△V₂进行乘除法运算实现响应率R校正得到待测物体发热等效电压V_P，其中V_P与V_res、△V₁和△V₂之间的关系为 V_P=V_res*△V₂/△V₁；V_P由下述公式推导得出： 其中R为红外热电堆温度传感器的响应率，△V是热电堆的输出电压差值，P为热电堆吸收的热功率值，I为校正电阻通电时的电流值即电流源电流值，V_res*I为校正电阻的发热功率；V_P*I为热电堆输出为△V₂时待测物体等效发热功率，V_P为待测物体发热等效电压；热电堆输出为△V₂时待测物体的等效发热功率V_P*I为待测物体发热等效电压V_P与电流源电流I的乘积； 步骤d.根据上述步骤中产生的V_P和T₀产生四个相邻的二维查找表的地址 (V_P[7:4],T₀[7:4]),(V_P[7:4]+1,T₀[7:4]),(V_P[7:4],T₀[7:4]+1),(V_P[7:4]+1,T₀[7:4]+1)； 其中V_P[7:4]和T₀[7:4]为V_P和T₀的高四位； 步骤e.根据产生的二维查找表的地址查找二维查找表输出数据S1、S2、S3、S4，其中S1、S2、S3、S4的表达式如下： S1=T₁({V_P[7:4],4'b0000},{T₀[7:4],4'b0000})(2) S2=T₁({V_P[7:4]+1,4'b0000},{T₀[7:4],4'b0000})(3) S3=T₁({V_P[7:4],4'b0000},{T₀[7:4]+1,4'b0000})(4) S4=T₁({V_P[7:4]+1,4'b0000},{T₀[7:4]+1,4'b0000})(5) {V_P[7:4],4’b0000}表示V_P的高四位与4’b0000并接组成的八位二进制数，{V_P[7:4]+1,4’b0000}，{T₀[7:4],4’b0000}，{T₀[7:4]+1,4’b0000}同理； 二维查找表中T₁与V_P和T₀之间的关系如下式所示， 其中A为热电堆吸收面积，ε1和ε2分别为待测物体和热电堆中热电偶对的发射率，σ为斯蒂芬-波尔兹曼常数，T₀为数字化后的本地温度，T₁为待测物体 温度； 步骤f.通过双线性插值方法计算得到(V_P,T₀)点对应的温度值T₁(V_P,T₀)，具体包括以下步骤： 第一步：计算V_P分段线性插值S5、S6的值，由于V_P∈[{V_P[7:4],4'b0000},{V_P[7:4]+1,4'b0000})，故S5、S6的值为 第二步：计算本地温度T₀分段线性插值S₇即T₁(V_P,T₀)的值，由于T₀∈[{T₀[7:4],4'b0000},{T₀[7:4]+1,4'b0000})，故其值为 。